北京時間5月5日消息，據(jù)科學(xué)日報報道，美國新澤西理工大學(xué)(簡稱NJIT)大熊湖天文觀測臺(BBSO)的科學(xué)家們拍攝到的太陽的開創(chuàng)性圖片提供了第一批本影——太陽黑子中央的黑色斑塊——內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)視野，揭示了產(chǎn)生等離子體柱的動態(tài)磁場，等離子體柱是打亂整體黑暗的明亮斑點(diǎn)。這項研究于本周被展示在由美國天文學(xué)會太陽物理學(xué)分部和美國地球物理學(xué)聯(lián)合會位于印第安納波利斯的空間物理與超高層氣流物理分部舉辦的三年一度的地球-太陽首腦會議上。
這些利用大熊湖天文觀測臺新太陽望遠(yuǎn)鏡（NST）拍攝的高分辨率圖片展示了本影上方大氣層結(jié)構(gòu)精細(xì)，由炙熱的等離子體混合著冷卻的等離子體氣流組成，后者寬度達(dá)100千米。
“我們將這些等離子體流描述為穿透了炙熱大氣層的振蕩的冷卻氣流。在此之前我們根本不知道它們的存在。雖然我們早就對太陽黑子振蕩有所耳聞——正常分辨率的望遠(yuǎn)鏡為我們展示了黑暗的陰影，或者稱半影波，會朝著太陽黑子的邊緣移動——但現(xiàn)在我們才開始理解這背后的動態(tài)性?！?基于NST觀測結(jié)果而發(fā)表的兩篇期刊文章的研究首席作者、新澤西理工大學(xué)物理學(xué)研究教授瓦西爾·楊爾車謝(Vasyl Yurchyshyn)這樣說道。他還是韓國天文學(xué)和空間科學(xué)研究所的一名杰出學(xué)者。
這些名為尖狀物的振蕩氣流源于太陽光球?qū)樱ㄌ柎髿鈱永锇l(fā)光的一層）磁場和等離子體波滲透進(jìn)入鄰接的色球?qū)樱鼈兛梢匝刂鳛槟芰繉?dǎo)體的磁通管向外移動?！斑@個過程可以比作滿是巖石的沙灘上的一個噴水孔，無止境的海浪波濤將海水噴射至空中，”楊爾車謝解釋道。
當(dāng)對流區(qū)，也就是光球?qū)酉路綄⑻杻?nèi)部能量傳遞至表面的區(qū)域，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的磁場， 就會形成太陽黑子。在太陽表面，磁場集中成一束一束的，防止炙熱的上升的等離子體到達(dá)表面。這種能量不足會導(dǎo)致磁場束冷卻至比周圍環(huán)境還要低1000度的溫度。因此它們看起來比周圍更炙熱更明亮的背景更暗。
“但是磁場并不是一整塊龐然大物，在本影區(qū)有開口，等離子體可以噴射出來，就像火山巖漿噴發(fā)一樣。這些柱狀物創(chuàng)造了一個明亮接近圓形的斑塊，名為本影點(diǎn)(umbral dots)?！?楊爾車謝表示?！疤柡谧邮欠浅：诎档?，它們具有強(qiáng)烈的磁場，因此開口也較少?！?/p>
緊湊的快速變化的太陽黑子群在它們的磁場系統(tǒng)里創(chuàng)造了張力，它們在某個時候會噴發(fā)以緩解這種壓力。正是這些噴發(fā)導(dǎo)致地球磁氣圈產(chǎn)生密集的“空間天氣”事件，影響了通信、輸電線路和導(dǎo)航系統(tǒng)。
“在利用世界上最大的太陽望遠(yuǎn)鏡獲得高分辨率圖片之前，我們根本不知道本影里發(fā)生了什么。這些數(shù)據(jù)為我們揭示了其內(nèi)部動態(tài)性的前所未有的細(xì)節(jié)，本影的本質(zhì)類似于我們觀察到的太陽的其他部分?！?nbsp;楊爾車謝說道?！叭找嬖龆嗟淖C據(jù)表明這些動態(tài)性事件是冕環(huán)加熱的主要原因，后者在紫外線圖片里表面為從太陽表面噴射出的明亮磁場結(jié)構(gòu)。這是我們要解決的一個太陽謎題?！?/p>
自2009年開始運(yùn)營以來，大熊湖天文觀測臺的NST為科學(xué)家們提供了近距離觀察太陽黑子本影的機(jī)會。它還讓科學(xué)家們可以測量色球光譜線的形狀，從而可以了解太陽的狀況。
“這些測量為我們提供了我們觀察的等離子體元素的速度、溫度和壓力，以及太陽磁場的強(qiáng)度和方向的信息，” 楊爾車謝說道。“因此我們發(fā)現(xiàn)那些振蕩氣流是由色球沖擊波產(chǎn)生的，后者是磁場和等離子體的唐突波動，這些波動沿著相同的磁場通道持續(xù)推動等離子體?！边@項研究被發(fā)表在2014年的期刊《天體物理學(xué)》上。
在發(fā)表在2015年《天體物理學(xué)》期刊上的第二篇文章里，楊爾車謝展示了另外一組NST觀測結(jié)果，后者進(jìn)一步密切關(guān)注了太陽黑子振蕩，這些每隔三分鐘發(fā)生一次的振蕩被認(rèn)為產(chǎn)生了明亮的本影閃光，后者是沖擊波加熱的等離子體發(fā)射。
NST每隔10秒鐘拍攝一張?zhí)柕目煺眨@些快照被拼接形成一段視頻解釋快速進(jìn)化的小型爆炸、等離子體流動和磁場移動?！拔覀兡軌颢@得異常清晰的這些閃光的照片，這使得我們可以跟蹤本影內(nèi)部這些閃光的發(fā)展，” 楊爾車謝說道。之前研究人員認(rèn)為整個本影里這些閃光是隨機(jī)分布散射的，但他們發(fā)現(xiàn)事實(shí)上這些閃光的位置并非隨機(jī)的。它們會形成所謂的太陽黑子本影亮橋，后者是太陽黑子磁場的巨大開口，往往將一個本影分成兩個甚至多個部分。
“更重要的是，我們發(fā)現(xiàn)本影閃光線似乎出現(xiàn)在亮橋面朝太陽黑子中央的那一面，” 楊爾車謝補(bǔ)充說道?！斑@項發(fā)現(xiàn)意義重要，因?yàn)樗凳玖颂柡谧诱袷幙赡苁怯晌挥诒居跋路降囊粋€能量源驅(qū)動的。已經(jīng)有計算機(jī)仿真似乎重現(xiàn)了我們觀察到的現(xiàn)象，這真是鼓舞人心。我們作為一個團(tuán)體終于能夠直接對比觀測結(jié)果和最先進(jìn)的仿真結(jié)果，這是在我們領(lǐng)域向前繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵?！?/p>