巨型太陽風(fēng)暴產(chǎn)生的輻射特征比以前認(rèn)為的要復(fù)雜得多

天文學(xué)家使用世界上最敏感的射電望遠(yuǎn)鏡陣列之一，在太陽上爆發(fā)了一場巨大的風(fēng)暴，觀測到的物質(zhì)以每秒超過3000公里的速度從它身上竄出，發(fā)生了巨大的沖擊波和被稱為人字形的現(xiàn)象。

在“ 自然天文學(xué) ” 雜志上，來自芬蘭赫爾辛基大學(xué)的戴安娜·莫羅桑及其同事報告了對大風(fēng)暴的詳細(xì)觀察，這是一種稱為日冕物質(zhì)拋射(CME)的磁性噴發(fā)。

與生物學(xué)家在解剖鯡魚時可能發(fā)現(xiàn)的人工骨不同，該團(tuán)隊在解剖暴力事件期間發(fā)出的無線電波時發(fā)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)的版本。

隨著CME的演變，當(dāng)他們繪制無線電波的頻率時，魚骨架的形狀出現(xiàn)了。脊柱是恒定頻率的發(fā)射帶，而兩側(cè)的垂直分支“骨頭”是在更寬頻率范圍內(nèi)的突然短脈沖發(fā)射。

以前在太陽的無線電波內(nèi)臟中發(fā)現(xiàn)了人字形，但這是第一次這樣一組敏感的射電望遠(yuǎn)鏡記錄下來。詳細(xì)數(shù)據(jù)使Morosan及其同事第一次確定了輻射爆發(fā)的起源。

令他們驚訝的是，這些骨頭是在CME兩側(cè)的三個不同位置創(chuàng)建的。

“當(dāng)我第一次看到結(jié)果時，我感到非常興奮，我不知道該怎么做，”Morosan說。

隨著芝加哥商品交易所的爆發(fā)，天文學(xué)家們已經(jīng)開始監(jiān)測太陽，使用低頻陣列(LOFAR)的24個射電望遠(yuǎn)鏡，分布在荷蘭埃克斯洛村附近約320公頃的區(qū)域內(nèi)。

“我們已經(jīng)看到了這個非常復(fù)雜的活躍區(qū)域 - 真正大的丑陋的太陽黑子，已經(jīng)產(chǎn)生了三個X級耀斑，所以我們認(rèn)為我們應(yīng)該指出LOFAR，看看它是否產(chǎn)生任何其他火山爆發(fā)，”Morosan解釋道。

最后一刻請求LOFAR導(dǎo)演在接下來的星期天獲得了8小時的獎勵，在此期間活動區(qū)域再次爆發(fā)，發(fā)出的X射線非常強(qiáng)烈，被歸類為X級耀斑，是最極端的類別。

耀斑是由構(gòu)成太陽的等離子體中的湍流引起的。等離子體是如此熱的氣體，電子開始從原子中剝離，形成帶電粒子的混合物。當(dāng)它在太陽下旋轉(zhuǎn)時，帶電粒子會產(chǎn)生磁場。當(dāng)湍流上升時，磁場線會變得扭曲和不穩(wěn)定，有點像緊密盤繞和纏結(jié)的彈簧。

有時糾結(jié)的磁場突然在一個叫做磁重聯(lián)的猛烈事件中重新排列，有點像盤繞的彈簧斷裂，從而釋放出大量的被困能量。正是這種能量為火炬提供能量并將等離子體推進(jìn)空間以形成CME。

“CME仍然通過磁場與太陽大氣相連，因此它看起來像一個巨大的氣泡向外膨脹，”Morosan說。

CME中的極端能量 - 在太陽最近的11年周期中的第二大能量 - 將物質(zhì)從太陽表面加速到超過3000公里每秒，或光速的1%。

因為它是如此之快，CME在穿過日光層 - 太陽周圍的大氣層時形成了沖擊波。與超音速飛機(jī)產(chǎn)生的音爆類似，沖擊波將電子加速到極速，并使它們發(fā)出無線電波，Morosan和她的同事們記錄下來。

電子發(fā)射的無線電波的確切頻率取決于其環(huán)境的密度?？拷柕墓馇蛎芏雀?，這會產(chǎn)生更高頻率的無線電波。電子來自太陽越遠(yuǎn)，無線電發(fā)射的頻率越低。

因此，人字形的形狀作為頻率圖顯示了加速電子在太陽大氣中的位置。

脊柱表示源自沖擊波中捕獲的電子的恒定頻率發(fā)射。它們從沖擊中突然逃逸，并沿著CME氣泡表面的磁場線漏斗。

一些電子爆發(fā)回到太陽。這些是人字形分支到更高的頻率，而那些從另一個方向進(jìn)入漏斗，進(jìn)入太空，創(chuàng)建分支以降低頻率。

射電望遠(yuǎn)鏡陣列的靈敏度使得該團(tuán)隊能夠清楚地識別人體輻射的三種來源，所有這些都在CME的側(cè)面，而不是在它的前面，正如所提出的那樣。

然而，觀察的成功被縮短了，因為LOFAR陣列的時間段結(jié)束了，而CME仍然如火如荼。

“我們不知道在耀斑達(dá)到頂峰后發(fā)生了什么，”Morosan指出。“所以我們很幸運(yùn)，也不走運(yùn)!