“太阳蝌蚪”能为日冕补充能量，解开了最古老的天文学谜团之一

如白色虚线框所示，这些蝌蚪状的拟似冲击波是从太阳表面高度磁化的区域内喷射出来的。

据美国“物理学网”（Phys.org）2月19日消息称，在《自然·天文学》杂志近日刊发的一篇研究论文中，以印度理工学院（Indian Institute of Technology，简称IIT或BHU）的科学家为首的研究人员发现了来自于太阳强磁场区域的蝌蚪状喷射物质流。这些“蝌蚪”的正式名称是“拟似冲击波”（pseudo-shocks），他们是完全由等离子体所构成的，而等离子体是一种由带电粒子构成的导电物质，据估计它占了整个可观测宇宙中99%的空间。这一发现为天体物理学中一个最古老的谜团提供了一条新的线索。

近150年来，科学家们一直在试图弄清楚为什么太阳稀薄的上层大气——日冕——比太阳表面的温度要高200多倍；他们不知为何这个绵延数百万英里的区域会在变得过热的同时不断释放出高电荷粒子，这些粒子随后以超音速穿越横跨过整个太阳系。当这些粒子来到地球时，它们有可能会对卫星和宇航员造成潜在的损害，扰乱通信传输，甚至当粒子撞击特别强烈的时候，还会干扰地面电网。因此，了解日冕是如何被加热的，最终可以帮助我们理解造成这些干扰的基本物理原理。

近年来，科学家们对日冕加热效应存在的两种可能解释争论不休：纳米耀斑理论和电磁波理论。第一种理论提出了这可能类似于炸弹的爆炸，它能将能量释放到太阳大气层中。他们预测，每当太阳磁场线爆炸性地重新连接时，就会发生这种近似于较大太阳耀斑的同类现象，并且在释放出大量高温带电粒子时。而第二种理论认为，有一种名为做“阿尔芬波”（Alfvén wave，又名磁流体动力波）的电磁波可能会将带电粒子推入太阳大气层，就像海浪推送冲浪者一样。不过，科学家们现在认为日冕可能是被这些不同现象的综合作用而被加热的，而不是某种单一作用的影响。最新发现的拟似冲击波为这一争论增添了一个新的竞争者：具体说来，这种波可能在特定的时间向日冕提供热量，特别是在太阳活跃期间，比如太阳活动的高峰期——太阳11年循环生命周期中最活跃的部分——它是以太阳黑子、太阳耀斑和日冕物质抛射的增加为标志的。

发现这些“太阳蝌蚪”多少有些偶然。当科学家们最近在分析研究美国航天航空局（NASA）的“界面区域成像光谱仪”（Interface Region Imaging Spectrograph，简称IRIS）采集的数据时，他们注意到从太阳黑子区域——温度相对较低、磁性活跃的区域——中喷射出了独特的细长喷射流，然后这些物质流从太阳表面上升3000英里进入日冕内部。这些喷射流具有巨大的“头部”和稀薄的“尾巴”，所以在科学家看来，它们就像蝌蚪游过太阳的包裹层。

该论文的第一作者、IIT的科学家Abhishek Srivastava介绍道：“我们在寻找冲击波和等离子体喷射物的过程中注意到这些活跃动态的拟似冲击波。这些与切断的等离子体喷射流相类似波虽然与真正的冲击波不同，但是却能量饱满、能够满足弥补太阳的辐射损失。”另外，研究小组再通过与这些天文事件相匹配的计算机模拟实验，他们进一步确定了这些拟似冲击波可以携带足够的能量和等离子体来对日冕内部进行加热。

科学家们认为，这些拟似冲击波是由于磁力线爆炸性地重新缠结连接在一起而产生的，这种现象经常发生在太阳黑子的内部和周围区域。到目前为止，这种冲击波只在太阳黑子的边缘附近被观测到过，但是科学家们预计，它们也存在于其他高度磁化的区域内，还有待发现。美国加州洛克希德·马丁太阳天体物理实验室（Lockheed Martin solar Astrophysics Laboratory）的科学家Bart De Pontieu解释道：“从一开始，IRIS科学研究的重点就在于将对太阳大气层的高分辨率观测与涵盖基本物理过程的数据模拟实验相结合起来。这篇论文很好地说明了这种协同方法可以如何引导人们去认识和理解是什么样的物理效应在驱动太阳大气的动态过程。”

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编译：朱明逸  

审稿：西莫 

责编： 唐林芳

期刊来源： 《自然·天文学》

期刊编号： 2397-3366

原文链接：

https://phys.org/news/2019-02-solar-tadpole-like-jets-nasa-iris.html

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