太阳爆发出有史以来最高能量的辐射，对太阳物理学提出了质疑

拓牛李强

太阳的图像。(图片来源:NASA/SDO)

据美国太空网（Monisha Ravisetti）：在一项破纪录的发现中，科学家们探测到我们自己的太阳发出了大量的伽马射线——这种光的波长是电磁波谱中携带能量最多的波长。这是一件大事，因为它标志着有史以来最高能量的辐射来自我们星球的主星。

确切地说，大约是1万亿电子伏特。

密歇根州立大学博士后研究员、周三(8月3日)发布的一篇关于该发现的新论文的合著者Meher Un Nisa在一份声明中说:“在查看了六年的数据后，发现了过量的伽马射线。”当我们第一次看到它的时候，我们就像，'我们肯定搞砸了。在这样的能量下，太阳不可能如此明亮。"

然而，经过深思熟虑，该团队意识到这样的亮度肯定存在——这只是因为太阳似乎正在释放出大量的伽马射线。

“太阳比我们知道的更令人惊讶，”Nisa说。

在你开始担心之前，不，这些射线不会伤害我们。但是他们能做的是对太阳物理学的未来产生非常重要的连锁反应。事实上，他们已经提出了一些关于太阳的重要问题，比如它的磁场在新观察到的伽马射线现象中可能扮演什么角色。



在高海拔水域切伦科夫天文台合作中，过量的太阳伽马射线看起来像什么。(图片来源:HAWC合作组织提供)

这都要归功于一个独特的宇宙透镜，叫做高海拔水切伦科夫天文台，或HAWC。简而言之，这座于2015年春天建成的天文台是一个专门用于观察与非常高能量的伽马射线和宇宙射线相关的粒子的设施，后者同样具有能量，但也很神秘，因为它们经常在没有明确起点的情况下穿越宇宙。

“在这种特殊的能量状态下，其他地面望远镜无法观察太阳，因为它们只在晚上工作，”Nisa说。“我们的全天候运作。”

一份关于这项新研究的新闻稿解释说，HAWC基本上使用一个由300个大型水箱组成的网络。每个水箱都装有大约200公吨的纯净水，它们都坐落在墨西哥海拔13000多英尺(3962米)的两座休眠火山之间。所有这些净化水都很重要，因为当来自太空的高能粒子撞击液体时，碰撞会产生一种被称为切伦科夫辐射的现象(如果你看过电视节目“切尔诺贝利”，你可能会听说过)。

切伦科夫辐射以1958年诺贝尔物理学奖获得者帕维尔·切伦科夫的名字命名，它本质上是指当带电粒子以一定速度穿过某种介质(在这种情况下是水)时产生的蓝色辉光。

利用这一概念，HAWC的整体视野覆盖了15%的天空，使其能够每24小时调查三分之二的天空，并找出各种前往地球的高能粒子的根源。

正常的太阳辐射是什么样的？

尽管科学家以前观察到太阳发出伽马射线，但这种观察与令人难以置信的极端太阳事件有关，如超级强大的太阳耀斑。最近的伽马射线发现似乎与这种情况无关。

在太阳内部，核聚变过程也有望产生这些强波长，然而，这种方式产生的伽马射线并不能准确地离开恒星——更不用说远到足以被地球上的仪器探测到。

相反，大多数时候，我们看到的从我们的主星辐射出来的是红外波长，紫外波长，当然还有我们肉眼可见的可见光波长。

举例来说，其中一种可见光波长携带的能量约为1电子伏特。相比之下，Nisa和其他研究人员所目睹的伽马射线发出约1万亿电子伏特。而且，他们有很多人。

根据发布的消息，科学家首次观测到能量超过10亿电子伏特的伽马射线是在2011年用美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜。但是费米有一个极限。它最大限度地发现了大约2000亿电子伏特的伽马射线。因此在2015年，这项新研究的研究团队开始用HAWC收集伽马射线数据，因为这个天文台似乎没有同样的限制。

“他们推了我们一下，说，‘我们没有看到截止日期。你也许能看到一些东西，”妮丝说。

这就把我们带到了现在——我们第一次看到能量达到一万亿电子伏特的太阳光线。根据Nisa的说法，这似乎还不是最大值。

“我们以为我们已经了解了这颗恒星，但事实并非如此。”

这篇论文发表在周四(8月3日)的《物理评论快报》杂志上。