帕克太阳探测器排除了太阳磁场s形弯曲是日冕热量来源的可能性。这些在太阳风中很常见的弯曲在日冕中没有出现，这表明还有其他的加热机制。图片来源:NASA和密歇根工程公司Levi Hutmacher
美国国家航空航天局的帕克太阳探测器发现，s形的磁场弯曲并没有引起反应不可能是日冕的极端高温。
虽然这些转换出现在太阳风中，但它们在日冕中却不存在。这一发现挑战了太阳表面的磁场碰撞会产生逆转的观点，表明有其他机制在起作用。为了验证新的假设，需要从探测器获得更多的数据。
帕克太阳探测器揭开神秘面纱
通过潜入太阳的日冕，美国宇航局的帕克太阳探测器已经排除了太阳磁场中s形弯曲是日冕灼热温度的原因。这是根据7月29日发表在《天体物理学杂志通讯》上的密歇根大学的研究得出的结论。
太阳的冕状大气层可以比太阳表面热200倍，尽管它离太阳核心的最终热源更远。几十年来，日冕的热量似乎与物理学背道而驰，这一直困扰着科学家们，但它却能让太阳的带电粒子(或等离子体)以足够快的速度移动，从而摆脱太阳的引力，以太阳风的形式吞没太阳系。
为了解开这个谜团，美国宇航局建造了帕克太阳探测器，潜入日冕并找到它的热源。该航天器配备了由密歇根大学气候与空间科学与工程教授贾斯汀·卡斯珀设计的一套仪器，用于直接测量日冕等离子体的密度、温度和流量。
当帕克太阳探测器绕太阳飞行时，它发现太阳磁场方向的突然逆转。太阳磁场中的这些s形弯曲在靠近太阳的太阳风中很常见，但在日冕内部却不存在。图片来源:Adriana Manrique Gutierrez, NASA戈达德太空飞行中心
发现盘山路
当它第一次接近太阳时，探测器在太阳磁场中发现了数百个s形的弯曲——根据它们如何短暂地逆转磁场的方向——以及数千个较浅的弯曲。对一些科学家来说，这种转变似乎是日冕和太阳风的有希望的热源。它们严重的s形弯曲储存了大量的磁能，当它们在太空中弯曲并最终变直时，这些能量很可能释放到周围的等离子体中。
“这些能量必须去某个地方，它可能有助于加热日冕和加速太阳风，”密歇根大学气候和空间科学与工程助理研究科学家、该研究的通讯作者Mojtaba Akhavan-Tafti说。
但是为了加热日冕，折回需要穿过日冕，所以了解折回的形成位置对于理解它们对日冕温度的影响至关重要。在仔细研究了帕克太阳探测器绕太阳运行的前14圈的数据后，研究小组发现，虽然s形弯曲在太阳附近的太阳风中很常见，但在日冕内部却没有。
美国国家航空航天局向太阳发射了帕克太阳探测器，以了解太阳的大气层比表面温度高多少。来源:约翰霍普金斯大学/APL/Steve Gribben
竞争理论
科学家们仍然不能就是什么导致了转变达成一致。一些人认为，日冕之外的太阳风湍流使磁场发生了弯曲。另一些人认为，当旋转的磁力线和磁环爆炸碰撞并结合成弯曲的形状时，它们的旅程从太阳表面开始。
这项研究的结果排除了后一种假设。如果转换是由太阳表面的磁场碰撞形成的，那么它们在日冕内部应该更常见。然而，Akhavan-Tafti认为，磁碰撞仍然可能在逆转的起源和日冕的加热中发挥一些间接的作用。
黄色等离子体勾勒出太阳表面的磁力线。一些科学家认为，碰撞的磁场会在太阳表面产生折回，但日冕中没有折回的现象表明情况并非如此。图片来源:NASA和密歇根工程公司Levi Hutmacher
新理论
Akhavan-Tafti说:“我们的理论可以填补关于s型转换生成机制的两种思想流派之间的空白。”“虽然它们必须在日冕外形成，但日冕内部可能存在触发机制，导致在太阳风中形成开关。”
当磁场在太阳表面碰撞时，它们就像拨弦的吉他弦一样振动，并沿着磁场向太空发射波。同时，碰撞产生的能量在太阳风中产生了非常快的等离子体流。
Akhavan-Tafti认为快速等离子体扭曲了太阳风中的电磁波。如果其中一些波在转变之前在太阳大气中消散，它们也可能在加热日冕方面发挥作用。
他说:“导致折回形成的机制，以及折回本身，可能会加热日冕和太阳风。”
未来的研究
然而，目前还没有足够的数据支持太阳表面的触发因素，而不是太阳风中的湍流，是导致逆转的原因。
帕克太阳探测器最早将于2024年12月24日进入太阳，将在更接近太阳的地方收集更多数据。我们将利用这些数据进一步验证我们的假设，”Akhavan-Tafti说。
参考文献:M. Akhavan-Tafti和S. L. Soni的“原地机制是Switchback形成的必要条件”，2024年7月29日，《天体物理学报快报》。2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / ad60bc
这项研究是由美国宇航局资助的。
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