帕克太阳探测器观察到强大的日冕物质抛射“真空吸起”行星际尘埃

黄俊琼

（）据美国宇航局：2022年9月5日，美国宇航局的帕克太阳探测器优雅地穿越了有史以来最强大的日冕物质抛射之一——这不仅是一项令人印象深刻的工程壮举，也是科学界的一大福音。帕克穿越日冕物质抛射的旅程有助于证明一个20年前提出的关于日冕物质抛射与行星际尘埃相互作用的理论，这个理论对空间天气预测有一定的意义。该结果最近发表在《天体物理学杂志》上。

2003年的一篇论文提出理论，认为CME可能与我们恒星周围轨道上的行星际尘埃相互作用，甚至将尘埃带向外。日冕物质抛射是太阳外层大气或日冕的巨大喷发，有助于推动太空天气，这可能危及卫星，破坏通信和导航技术，甚至破坏地球上的电网。更多地了解这些事件如何与行星际尘埃相互作用，可以帮助科学家更好地预测CME从太阳传播到地球的速度，预测地球何时可以看到它们的影响。

帕克现在第一次观察到了这种现象。

“这些CME和灰尘之间的相互作用在20年前就被理论化了，但直到Parker Solar Probe将CME视为真空吸尘器，清除了它路径上的灰尘，才被观察到，”Guillermo Stenborg说，他是位于马里兰州劳雷尔的Johns Hopkins应用物理实验室(APL)的天体物理学家，也是该论文的第一作者。APL建造并操作宇宙飞船。

这种尘埃由来自小行星、彗星甚至行星的微小颗粒组成，存在于整个太阳系。一种被称为黄道光的微弱光芒，有时在日出前或日落后可见，是行星际尘埃云的一种表现形式。

日冕物质抛射将尘埃一直转移到距离太阳约600万英里的地方——约为太阳和水星之间距离的六分之一——但它几乎立即被漂浮在太阳系中的行星际尘埃补充。

帕克的现场观测对这一发现至关重要，因为从远处描述日冕物质抛射后的尘埃动力学具有挑战性。根据研究人员的说法，帕克的观察还可以提供对日冕下部相关现象的深入了解，例如日冕中低密度区域引起的日冕变暗，这种现象通常出现在CME爆发之后。

在帕克的太阳探测器宽视场成像仪(WISPR)拍摄的图像中，科学家观察到CME和尘埃之间的相互作用降低了亮度。这是因为行星际尘埃反射光线，放大了尘埃所在位置的亮度。



2022年9月5日，帕克太阳探测器的太阳探测器宽视场图像(WISPR)相机观察航天器通过大规模日冕物质抛射。日冕物质抛射是来自太阳日冕的等离子体和能量的巨大爆发，驱动着太空天气。鸣谢:美国宇航局/约翰霍普金斯大学APL/海军研究实验室

为了定位亮度下降的发生，研究小组必须计算几个类似轨道上WISPR图像的平均背景亮度——筛选出由于太阳流光和日冕中的其他变化而发生的正常亮度变化。

“帕克已经以相同的距离绕太阳运行了四次，这使得我们能够很好地比较一次与下一次的数据，”Stenborg说。“通过消除由日冕移动和其他现象引起的亮度变化，我们能够隔离由尘埃耗尽引起的变化。”

因为科学家们只在9月5日的事件中观察到这种效应，Stenborg和他的团队推断尘埃损耗可能只发生在最强大的CME中。

然而，研究这种相互作用背后的物理学可能会对空间天气预测产生影响。科学家们刚刚开始了解行星际尘埃会影响CME的形状和速度。但是需要更多的研究来更好地理解这些相互作用。

帕克完成了第六次飞越金星的任务，在接下来的五次接近中，他利用金星的引力将自己甩得离太阳更近。这发生在太阳本身接近太阳活动高峰期的时候，这是太阳11年周期中黑子和太阳活动最丰富的时期。随着太阳活动的增加，科学家们希望有机会看到更多这些罕见的现象，并探索它们如何影响我们的地球环境和行星际介质。

帕克太阳探测器是美国国家航空航天局“与星共存”计划的一部分，旨在探索直接影响生命和社会的日地系统。“与星共存”项目由马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心为华盛顿的美国宇航局科学任务理事会管理。APL为美国国家航空航天局设计、建造和操作宇宙飞船并管理任务。

阿什利·休姆
约翰·霍普金斯应用物理实验室