图解:这些像水管似的线条代表着从日冕洞中生成的太阳风的轨迹,我喜欢这样像朋克乐队的专辑封面似的图案。
如今,科学家正在释出帕克太阳探测器两次与太阳擦肩而过所捕获的最原始信息。我们可以非常清晰的看到有着36个太阳半径那么宽广的的太阳风正在以比我们预想的快得多的速度围绕着太阳,它仿佛是可以随时带给我们意外惊喜的狂暴野兽,伴随着快速反转的磁场,还会从日冕“喷射”出的“火焰”(等离子团)。这四篇的论文所构成了新的谜团,以及由帕克太阳探测器所呈现出来的现象目前也尚未得到科学证实。
帕克太阳探测器太阳风电子阿尔法和质子(SWEAP)仪器的首席研究员贾斯汀·卡斯珀告诉天文在线:“我并不指望很快的能看到令人惊讶的事情。”“随着我们离真相越来越近,这也并不会是一个漫长无聊的过程。”
帕克太阳能探测器于年8月发射升空。它的研究人员希望了解太阳的外层大气(日冕),为什么其内核温度超过万摄氏度,而其表面只有几千摄氏度。他们还想了解日冕释放高能粒子的过程,也就是我们所称的太阳风。而探测器所携带的一整套成像、粒子测量和电磁场测量的仪器,都会由先进的泡沫碳和陶瓷隔热板所保护。
探测器利用金星的引力将自己抛入一个偏心轨道,这个轨道比之前任何一次任务都能更快地使之接近太阳。在上周公开发布数据后,科学家们现在终于公布前两次近距离接触的结果,分别是发生在年11月和年4月的前两次接触,这两次宇宙飞船都位于太阳的36个太阳半径范围之内。他们的发现发表在今天出版的《自然》杂志的四篇论文中。
也许最吸引人的发现是太阳风里错综复杂的细节,不过当它门向地球进发时却失去了复杂性。据介绍,电磁场测量仪观测到等离子体喷流打乱了从日冕一个洞中发出的一股较为安静的太阳风,其产生了一个磁场能快速旋转的区域。在这个区域,你的指南针会在南北之间来回翻转。太阳无时不刻的产生这种太阳风结构,即使是在目前我们所认为是太阳活动最少的时候也如此。
用SWEAP观察粒子的行为时,发现与磁场翻转现象相关的粒子其速度峰值在一个以11天的观察周期内出现了0次。此外,根据这篇论文,这些粒子围绕太阳的旋转运动速度峰值都在在每秒35到50公里之间,比之前根据太阳自身旋转所预测的速度要快10倍左右。想象一下,当你来到一个旋转木马前,看到最外面的动物莫名其妙地快速移动,你也会感到困惑。由于太阳风会把能量从太阳身上带走,因此这些高速粒子的运动表明太阳自身的自转速度也应该以更高的速度减慢;这也是科学家们要解决的另一个谜团。
我们根据帕克太阳探测仪(WISPR)的宽场成像仪对电子和尘埃粒子散射的太阳光进行成像,被证实的大多是从地球观测到的,因为离太阳较远所以散射较少。然而,在离太阳较近的散射中的下降现象似乎提供了一个从未观测到的“无尘”区域存在的有力证据。这些观测也显示了日冕本身的复杂结构,其有着大量的粒子。研究还发现,被称为磁通绳的扭曲磁场通道也存在其中,以及首次发现的被称为磁岛的磁场椭圆域,这些磁场椭圆区域是由磁场线交叉和重新排列的巨大能量所产生的。
最后,利用太阳仪器对日冕上方的粒子进行分析的综合科学研究发现,似乎显示出那些我们从地球上看不到的更小的粒子不断喷射的证据。普林斯顿等离子体物理实验室副主任大卫·麦科马斯说:“这些微小的事物最终可能会演变成我们能够显著看到的较大或更高能量的现象。”。作者写到:据研究小组的研究发现:这些粒子以不同的方式加速,既有直接来自日冕中重新连接磁力线的加速,也有来自撞击的加速,甚至是来自较小的压缩波的加速。而压缩波的加速度以前从未见过。
总体而言,这些结果将帮助我们全面了解太阳风和其天气状况,以及粒子如何加速并在太阳环境中运动,美国航天局马歇尔航天飞行中心的太阳科学家米齐·亚当斯在一封电子邮件中告诉天文在线。所有这些都是两次飞行所得的结果。新罕布什尔大学的研究助理教授雷卡·温斯洛并没有参与分析活动,但他在一封电子邮件中告诉天文在线:“这表明,我们可以期待在帕克太阳探测器未来6年里有更多高质量的观测结果。”她还解释到,理解太阳运行过程的最大障碍之一是缺乏来自太阳环境的数据。“我们拥有的高质量数据越多,我们最终就越有可能解释出太阳物理学中仍然存在的一些重大问题。”
这些任务表明,因为粒子在太阳和地球之间的穿梭,帕克太阳探测器将能够从更近的角度记录大量信息。伦敦大学学院高级研究员丹尼尔·威斯查伦在一篇自然评论中指出,欧洲航天局的另一项有着自己一套具有互补作用的仪器的任务“太阳轨道飞行器’将很快与帕克太阳探测器服役。他还说到“这些联合测量数据肯定会填补我们对太阳和太阳风所认知的知识空白。”
太阳只会变得更加活跃,因为它一直从最小值到最大值进行为期11年的的循环,这期间很可能会各种探测器和我们带来更大的惊喜。卡斯帕说:“我甚至无法想象,当我们比现在更接近他三倍距离时能发现什么惊人的现象。”
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.everglow-gizmodo-RyanF.Mandelbaum
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