首次在太阳数百万度的日冕中，直接观测到阿尔芬波！

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奥斯陆大学和华威大学的科学家，首次在太阳日冕中直接观测到扭曲的阿尔芬波（磁流体动力波），这一发现揭示了磁波的起源及其在太阳日冕加热中的作用。就像装满水的池塘一样，充满磁化等离子体的太阳大气可以支持各种波，瑞典等离子体物理学家汉尼斯·阿尔芬(Hannes Alfvén)在1942年预测了纯电磁波，也被称为阿尔芬波(Alfvén wave)，后来他在1970年获得了诺贝尔奖。


阿尔芬波（磁流体动力波）被认为在太阳外层大气日冕的加热中起着重要作用，日冕达到数百万度的温度。然而，太阳的可见表面温度要低得多，温度只有5500摄氏度左右。常识表明，我们离温暖的物体越远，温度就会降低。然而，这并不适用于太阳大气。也多亏了它们的特性，阿尔芬波能够有效地将能量从较低的太阳大气层一直带到日冕。在太阳上的结构中，它们表现为磁场在交替方向上的扭转运动。


这类似于周年纪念时钟中旋转的钟摆的运动，然而众所周知，它们很难被探测到，因为它们只能在太阳光谱中看到，因为它们来自太阳大气中的原子发射。发射波长受到波的扰动，就像一个警报器在经过观测者时改变了音调。到本发现为止，还不清楚太阳日冕中是否存在扭曲的阿尔芬波，或者它们是如何产生的。太阳磁场被太阳大气最低层的动态运动连续扭曲和编织，如果这种扭曲的结构不稳定，它可能会喷发。


并通过一个称为磁重联的过程与周围的磁场重新连接。由挪威奥斯陆大学Petra Kohutova博士领导的科学家小组已经设法非常详细地观测到了发生在太阳边缘东部的这样一个事件。在喷发期间，磁场中积累的能量被释放到日冕中，超过了磁场平衡，并触发了大规模的扭曲阿尔芬波。为了分析这一事件，研究人员结合了NASA两个天基天文台的数据：界面区域成像光谱仪(IRIS)和太阳动态天文台(SDO)。


研究人员能够从太阳光谱中恢复关于喷发期间太阳等离子体运动的信息，并将其与成像数据中看到的动力学联系起来。结合成像和光谱特征，现已经获得了产生阿尔芬波的明确证据，阿尔芬波将磁能从重联地点带到日冕中。除了第一次在日冕中直接观测到扭转的阿尔芬波之外，研究还证明了磁重联可以导致阿尔芬波的产生，其研究发现现已发表在《天文学与天体物理学》期刊上。


由于较低太阳大气充满了小尺度的扭曲磁结构，这样的造波机制很可能是非常常见的。这是一个重要的发现，因为研究可以得出结论，在太阳大气中发生无处不在的磁重联事件，可以在太阳全球范围内激发阿尔芬波。然而，要让望远镜能够探测到这样的事件，就必须有较高的空间和光谱分辨率，在夏威夷建造的4米丹尼尔·K·井上太阳望远镜是世界上最大的太阳望远镜，可能会为天文学家提供日冕加热之谜中缺失的部分。


博科园｜研究/来自：奥斯陆大学
参考期刊《天文学与天体物理学》
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