太阳各层的新模式可以帮助科学家解开太阳之谜

黄俊琼

高分辨率下“平静太阳”的小尺度磁结构。信用:丹麦克朗

（）据谢菲尔德大学：天文学家离理解最持久的太阳之谜又近了一步，他们从太阳磁场中捕捉到了前所未有的数据。

从美国国家科学基金会(NSF)位于夏威夷的丹尼尔·K·井上太阳望远镜(DKIST)收集的突破性数据——世界上最强大的太阳望远镜——提供了迄今为止所谓的“安静”太阳表面磁场的最详细的描述。

包括谢菲尔德大学研究人员在内的一个国际科学家小组认为，这些数据对我们如何模拟太阳各层之间的能量转移有影响。这项研究已经发表在《天体物理学杂志快报》上。

这可能有助于解释天体物理学中最大的难题之一——为什么太阳最外层(“日冕”)比表面(“光球层”)热几百倍，尽管预期会相反。

谢菲尔德大学数学和统计学院的高级合作研究员Robertus Erdelyi教授说:“这些观测揭示并证实了太阳低层大气中磁场的蛇形拓扑结构，通常也被称为色球。对磁场几何的准确了解是理解驱动太阳大气中等离子体动力学的各种能量现象的基础。

“这包括备受追捧的磁行为，它可能最终导致太阳等离子体的温度高达数百万开尔文。这些磁场也被认为驱动了我们整个太阳系中最大和最强大的爆炸，即日冕物质抛射(CMEs)。”

DKIST于2022年落成，是地球上最强大的太阳光学望远镜。它能够对太阳进行破纪录的观测，分辨率相当于从伦敦看到曼彻斯特的一枚50便士的硬币。

该项目由贝尔法斯特女王大学牵头，与谢菲尔德大学、美国国家科学基金会国家太阳天文台、加州州立大学高空天文台、德国马普太阳系研究所和匈牙利eo?tvo?s·罗兰大学合作，利用这种能量揭示了磁场中一种新的、复杂的蛇形能量模式。

过去，对日冕和光球层之间热量变化的许多研究都集中在“太阳黑子”上，这是一个非常大的、高度磁性和活跃的区域，通常与地球大小相当，可以作为太阳外层之间的能量通道。

远离太阳黑子，所谓的“安静的太阳”被称为“颗粒”的对流细胞覆盖，通常约有法国那么大，其中隐藏着弱得多但更具活力的磁场，这些磁场可能掌握着平衡色球层能量预算的秘密。

过去十年的大部分观测报告都发现，磁场是以宁静光球层中的小圈圈来组织的。通过DKIST，研究人员发现了一些意想不到的东西，找到了与磁场方向的蛇形变化一致的更复杂模式的第一个证据。

这项研究的共同研究者、皇后大学ARC主任米恰伊尔·马修达克斯教授说:“磁场方向的小规模变化越复杂，能量通过我们称之为磁场重联的过程释放的可能性就越大——当两个指向相反方向的磁场相互作用并释放能量时，有助于大气加热。

“我们使用了世界上最强大的太阳光学望远镜来揭示最小尺度下最复杂的磁场方向。这让我们更接近理解太阳能研究中最大的难题之一。”

Erdelyi教授补充说:“多亏了这项研究，我们可能在理解太阳这个赋予我们生命的恒星方面更进了一步。

“这些了不起的成果是由大西洋两岸众多机构的年轻和资深科学家共同取得的。DKIST太阳望远镜是同类望远镜中最大的，它为太阳物理学开辟了革命性的新途径。”