太陽并非我們想象的那樣？日冕層外別有洞天.！

科學(xué)家們通過高能粒子追蹤到太陽等離子體

這些發(fā)現(xiàn)能夠幫助研究人員預(yù)測危險(xiǎn)的太空天氣。

對太陽的特寫描繪了太陽表面活動(dòng)和日冕層

（圖片來源：像素博士/蓋蒂圖片社）

科學(xué)家們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高能粒子轟擊地球和其它從諸如太陽大氣一類的惡劣環(huán)境中出現(xiàn)的物體的方式和時(shí)間。

這些高能粒子給精細(xì)的人造衛(wèi)星科技和宇航員帶來了風(fēng)險(xiǎn)，甚至?xí)绊戯w過北極圈的飛行器。盡管研究人員已經(jīng)研究這些例子數(shù)十年，清晰了解可能會(huì)出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)的模式并在可能發(fā)生時(shí)危險(xiǎn)預(yù)報(bào)仍是個(gè)難題。

在最新的研究中，科學(xué)家根據(jù)超級電腦的模擬，識別出太陽外層大氣作為高能粒子源的等離子體。

“這個(gè)激動(dòng)人心的新研究將使我們更好的預(yù)知太陽能量粒子的起源并改進(jìn)預(yù)報(bào)太空天氣事件的模型，這是宇航局和全球其它太空局和政府的關(guān)鍵目標(biāo)。”哥倫比亞大學(xué)研究員、該研究的合著者盧卡·科米索（Luca Comisso）在一份聲明中說道。

太陽的外層大氣——日冕層——由等離子體構(gòu)成，這意味著劇烈的條件剝離了原子的電子。

太陽科學(xué)家認(rèn)為，高能粒子產(chǎn)生于這個(gè)剝離原子（離子）的高度動(dòng)蕩的海洋中。

然而這很難研究，因?yàn)榈入x子體運(yùn)動(dòng)不規(guī)則且不可預(yù)測，因此高能粒子如何以及何時(shí)產(chǎn)生一直是一個(gè)謎。

同樣來自哥倫比亞的科米索（Comisso）和洛倫佐·希羅尼（Lorenzo Sironi）使用宇航局的超級計(jì)算機(jī)完善了模擬，哥倫比亞和國家能源研究科學(xué)計(jì)算中心的超級計(jì)算機(jī)模擬了太陽等離子體中電子和離子的精確運(yùn)動(dòng)。這為日冕創(chuàng)造了一個(gè)很好的代理，提供了迄今為止關(guān)于高能粒子何時(shí)以及如何在該地區(qū)形成的最詳盡的數(shù)據(jù)。

模擬表明，日冕中的磁場可以將電子和離子加速到接近光速，并將其發(fā)射到太空中。

該研究有助于解決自1949年以來科學(xué)家們思考的問題，當(dāng)時(shí)恩里科·費(fèi)米（Enrico Fermi）首次開始研究太空中的磁場，將它作為觀測到的高能粒子轟擊地球大氣層的來源。費(fèi)米的工作使物理學(xué)家認(rèn)為，太陽的等離子體可能處于這些粒子背后，而其他粒子則從深空向地球投射。但證明這一假設(shè)一直具有挑戰(zhàn)性。

科米索說，雖然該團(tuán)隊(duì)的結(jié)果是基于模擬，但航天局的帕克太陽探測器可以幫助進(jìn)一步驗(yàn)證這項(xiàng)研究。

自2018年航天器發(fā)射以來，帕克太陽探測器一直在觀測我們的恒星。其任務(wù)的一部分是研究太陽的湍流外層大氣。這意味著帕克太陽探測器可以直接觀察產(chǎn)生于日冕中的高能粒子分布。

新工作的成果也具有超越太陽系的影響。所有恒星主要由等離子體組成，這意味著天文學(xué)家看到的絕大多數(shù)物質(zhì)都處于這種物質(zhì)狀態(tài)（而非氣體，液體或固體）。 更好地了解等離子體如何加速粒子不僅可以解釋在太陽和其他恒星周圍所見的高能粒子，還有在其他宇宙物體周圍的高能粒子，如中子星和黑洞。

這為未來我們看待遙遠(yuǎn)的恒星、黑洞和中子星如何產(chǎn)生它們自己的高能電子打開了一扇新的大門。

“我們的研究結(jié)果以太陽為中心，但同時(shí)也可以看作是對位于遙遠(yuǎn)黑洞附近的恒星如何產(chǎn)生高能粒子的更好的理解?！笨泼姿髡f。

“我們只能通過超級計(jì)算機(jī)的模擬中了解到有關(guān)這些粒子如何產(chǎn)生于宇宙中的一些皮毛。”

此團(tuán)隊(duì)的研究已公布在9月13日的《天體物理學(xué)快報(bào)》上。

相關(guān)知識

中子星（英語：neutron star），是恒星演化到末期，經(jīng)由引力坍縮發(fā)生超新星爆炸之后，可能成為的少數(shù)終點(diǎn)之一。恒星在核心的氫、氦、碳等元素于核聚變反應(yīng)中耗盡，并最終轉(zhuǎn)變成鐵元素后，便無法再從聚變反應(yīng)中獲得能量。失去熱輻射壓力支撐的外圍物質(zhì)受重力牽引會(huì)急速向核心墜落，有可能導(dǎo)致外殼的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能向外爆發(fā)產(chǎn)生超新星爆炸，或者根據(jù)恒星質(zhì)量的不同，恒星內(nèi)部區(qū)域被壓縮成白矮星、中子星或黑洞。

BY:Robert Lea

FY:人間工作區(qū)

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