奧斯陸大學(xué)和華威大學(xué)的科學(xué)家，首次在太陽(yáng)日冕中直接觀測(cè)到扭曲的阿爾芬波（磁流體動(dòng)力波），這一發(fā)現(xiàn)揭示了磁波的起源及其在太陽(yáng)日冕加熱中的作用。

就像裝滿水的池塘一樣，充滿磁化等離子體的太陽(yáng)大氣可以支持各種波，瑞典等離子體物理學(xué)家漢尼斯·阿爾芬(Hannes Alfvén)在1942年預(yù)測(cè)了純電磁波，也被稱(chēng)為阿爾芬波(Alfvén wave)，后來(lái)他在1970年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

阿爾芬波（磁流體動(dòng)力波）被認(rèn)為在太陽(yáng)外層大氣日冕的加熱中起著重要作用，日冕達(dá)到數(shù)百萬(wàn)度的溫度。然而，太陽(yáng)的可見(jiàn)表面溫度要低得多，溫度只有5500攝氏度左右。常識(shí)表明，我們離溫暖的物體越遠(yuǎn)，溫度就會(huì)降低。然而，這并不適用于太陽(yáng)大氣。也多虧了它們的特性，阿爾芬波能夠有效地將能量從較低的太陽(yáng)大氣層一直帶到日冕。在太陽(yáng)上的結(jié)構(gòu)中，它們表現(xiàn)為磁場(chǎng)在交替方向上的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

這類(lèi)似于周年紀(jì)念時(shí)鐘中旋轉(zhuǎn)的鐘擺的運(yùn)動(dòng)，然而眾所周知，它們很難被探測(cè)到，因?yàn)樗鼈冎荒茉谔?yáng)光譜中看到，因?yàn)樗鼈儊?lái)自太陽(yáng)大氣中的原子發(fā)射。發(fā)射波長(zhǎng)受到波的擾動(dòng)，就像一個(gè)警報(bào)器在經(jīng)過(guò)觀測(cè)者時(shí)改變了音調(diào)。到本發(fā)現(xiàn)為止，還不清楚太陽(yáng)日冕中是否存在扭曲的阿爾芬波，或者它們是如何產(chǎn)生的。太陽(yáng)磁場(chǎng)被太陽(yáng)大氣最低層的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)連續(xù)扭曲和編織，如果這種扭曲的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，它可能會(huì)噴發(fā)。

并通過(guò)一個(gè)稱(chēng)為磁重聯(lián)的過(guò)程與周?chē)拇艌?chǎng)重新連接。由挪威奧斯陸大學(xué)Petra Kohutova博士領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家小組已經(jīng)設(shè)法非常詳細(xì)地觀測(cè)到了發(fā)生在太陽(yáng)邊緣東部的這樣一個(gè)事件。在噴發(fā)期間，磁場(chǎng)中積累的能量被釋放到日冕中，超過(guò)了磁場(chǎng)平衡，并觸發(fā)了大規(guī)模的扭曲阿爾芬波。為了分析這一事件，研究人員結(jié)合了美國(guó)宇航局兩個(gè)天基天文臺(tái)的數(shù)據(jù)：界面區(qū)域成像光譜儀(IRIS)和太陽(yáng)動(dòng)態(tài)天文臺(tái)(SDO)。

研究人員能夠從太陽(yáng)光譜中恢復(fù)關(guān)于噴發(fā)期間太陽(yáng)等離子體運(yùn)動(dòng)的信息，并將其與成像數(shù)據(jù)中看到的動(dòng)力學(xué)聯(lián)系起來(lái)。結(jié)合成像和光譜特征，現(xiàn)已經(jīng)獲得了產(chǎn)生阿爾芬波的明確證據(jù)，阿爾芬波將磁能從重聯(lián)地點(diǎn)帶到日冕中。除了第一次在日冕中直接觀測(cè)到扭轉(zhuǎn)的阿爾芬波之外，研究還證明了磁重聯(lián)可以導(dǎo)致阿爾芬波的產(chǎn)生，其研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上。

由于較低太陽(yáng)大氣充滿了小尺度的扭曲磁結(jié)構(gòu)，這樣的造波機(jī)制很可能是非常常見(jiàn)的。這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檠芯靠梢缘贸鼋Y(jié)論，在太陽(yáng)大氣中發(fā)生無(wú)處不在的磁重聯(lián)事件，可以在太陽(yáng)全球范圍內(nèi)激發(fā)阿爾芬波。然而，要讓望遠(yuǎn)鏡能夠探測(cè)到這樣的事件，就必須有較高的空間和光譜分辨率，在夏威夷建造的4米丹尼爾·K·井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡是世界上最大的太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，可能會(huì)為天文學(xué)家提供日冕加熱之謎中缺失的部分。

博科園｜研究/來(lái)自：?奧斯陸大學(xué)

參考期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》

DOI: 10.1051/0004-6361/201937144

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