
欧洲航天局太阳轨道器的新观测数据揭示了太阳耀斑的神秘动力机制。高分辨率观测显示,这些耀斑是由一系列级联的磁重联事件触发的,能够迅速释放巨大的能量,并在太阳大气层中形成“降雨”般的等离子体流动。
太阳耀斑是太阳上剧烈的爆炸性事件,通常发生在错综复杂的磁场中。当储存在磁场中的能量通过“重联”过程突然释放时,交错的磁力线在几分钟内断裂并重新连接。新形成的磁力线可迅速加热和加速高温等离子体甚至高能粒子,从而触发耀斑。最强烈的耀斑甚至可能引发地球上的地磁风暴,造成无线电中断,因此对它们进行监测和研究至关重要。然而,这种庞大能量如何在极短时间内释放的细节,一直难以全面掌握。
这次太阳轨道器的观测提供了前所未有的视角。任务中四台仪器协同工作,为科学家们提供了迄今最完整的太阳耀斑成像数据。极紫外成像仪(EUI)能够捕捉日冕中仅几百公里宽的特征,每两秒记录一次变化。同时,SPICE、STIX和PHI三台仪器则从不同深度和温度区解析太阳大气和可见表面的活动。
马克斯·普朗克太阳系研究所的天文学家普拉迪普·奇塔博士表示:“我们非常幸运,在观测窗口有限的情况下,捕捉到了这场大型耀斑的关键细节。数据记录占用航天器计算机大量内存,所以如此高步频的观测极为罕见。”
太阳轨道器的观测揭示了耀斑前期和冲动阶段的核心动力——类似雪崩的磁能量释放过程。奇塔博士解释道:“我们看到细长的丝带状结构在主耀斑发生前迅速穿越太阳大气,形成‘雨下等离子团’的流动,这是能量沉积的直接标志。随着耀斑推进,能量释放会越来越强,即使耀斑逐渐消退,这些等离子雨仍会持续一段时间。”
这是科学家首次在太阳日冕中以如此高的空间和时间分辨率观察到这一现象,显示磁雪崩过程能够产生极高能量的粒子。尽管已有重大进展,研究人员仍认为还有许多细节等待探索,未来任务需要更高分辨率的X射线观测来进一步揭示机制。
欧洲航天局太阳轨道器联合项目科学家米霍·詹维博士指出:“这可能是太阳轨道器迄今最令人兴奋的发现之一。观测不仅揭示了耀斑的‘中央引擎’,还强调了雪崩式磁能释放在其中的关键作用。这种机制是否存在于所有太阳耀斑甚至其他恒星耀斑中,是未来研究的重要方向。”
图片来源:ESA / Solar Orbiter / Chitta