太陽日冕，也就是太陽最熱的外層，溫度超過一百萬(wan) 開爾文，並產(chan) 生帶電粒子的風，每年大約有月球質量的百萬(wan) 分之一被拋出。眾(zhong) 所周知，太陽瞬變事件會(hui) 導致高能帶電粒子向太空大量噴發，其中一些會(hui) “轟炸”地球，但因受地球磁場的保護在兩(liang) 極產(chan) 生了極光，偶爾甚至會(hui) 擾亂(luan) 全球通信。一個(ge) 長期困擾天文學家的問題是：太陽是如何產(chan) 生這些高能粒子的？

太陽耀斑或其他類型的脈衝(chong) 事件被認為(wei) 是關(guan) 鍵機製，熱氣體(ti) 被電離，並在下麵產(chan) 生一層循環電流，從(cong) 而產(chan) 生強大的磁場環路。當這些環路扭曲和斷裂時，它們(men) 可以突然噴射出帶電粒子的脈衝(chong) 。在太陽耀斑的標準圖像中，這種是由大規模的運動驅動，但是能量在哪裏釋放，如何釋放，以及粒子是如何加速的，仍然還不確定，因為(wei) 還沒有在太陽以足夠小的尺寸：

測量到大尺度電流的磁性，以便與(yu) 耀斑活動的區域相對應。哈佛史密森天體(ti) 物理中心天文學家沈成才（音譯）、凱瑟琳·裏夫斯和合作者，新研究報告了對太陽磁場和耀斑噴射電子活動區域的空間分辨觀測。研究小組利用歐文斯山穀太陽能陣列(EOVSA)的13個(ge) 天線陣列及其微波成像技術，觀測到了巨大的太陽耀斑。隨著太陽耀斑事件的進行，他們(men) 看到了一個(ge) 快速上升氣球形狀的黑暗空洞。

與(yu) 扭曲的磁力線大致沿著場線的軸線上升、破裂和噴射出的電子相對應。科學家們(men) 能夠對結構的細節進行建模，通過估計磁場的強度和等離子體(ti) 流動速度，僅(jin) 這一次大耀斑就在其峰值幾分鍾內(nei) 釋放出了大約整個(ge) 太陽能量的0.02%。研究結果表明，磁場中的這些空間結構，是加速和引導快速移動電子進入行星際空間的主要位置，並展示了這些新空間分辨率成像技術的能力。

在太陽耀斑的標準模型中，假設大尺度重聯電流是驅動耀斑能量釋放和加速粒子的中心引擎。然而，由於(yu) 缺乏對電流磁性的測量，能量釋放和粒子加速在哪裏以及如何發生仍然不清楚。新研究對太陽耀斑中沿電流特征的空間分辨磁場和耀斑加速進行相對論電子測量。測量到的磁場分布顯示了一個(ge) 局部極大值，在此，極性相反的磁重聯磁力線彼此非常接近，稱為(wei) 磁重聯X點。

測量還顯示，在耀斑環頂上方的電流底部附近有一個(ge) 局部極小值，稱為(wei) “磁瓶”。這種空間結構與(yu) 理論預測和數值模擬結果一致。在X點附近有一個(ge) 約4000V/m的強重聯電場。然而，這個(ge) 位置顯示了發射微波的相對論電子局部耗盡。相反，這些電子集中在磁瓶結構或附近，每個(ge) 瞬間都有超過99%的電子駐留在磁瓶結構中。觀察表明，環頂磁瓶很可能是加速和限製相對論電子的主要場所。

博科園｜研究/來自：哈佛史密森天體(ti) 物理中心

參考期刊《arXiv》《自然天文》

Cite: arXiv:2005.12757

博科園｜科學、科技、科研、科普

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情