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，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入漏斗，進入太空，創(chuàng)建分支以降低頻率。

射電望遠鏡陣列的靈敏度使得該團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到頂峰后發(fā)生了什么，”Morosan指出。“所以我們很幸運，也不走運!