科学家完成太阳风迄今最佳研究

围绕太阳流动并远离太阳的带电粒子将摧毁地球的无线电网络。资料来源:nasa/sdo/aia/s.wiesinger

一个掠过太阳的探测器对太阳风的发源地进行了有史以来最好的观察。

太阳风是从这颗恒星喷出的带电粒子流。太阳风粒子和地球磁场之间的相互作用可能会影响宇航员的安全、无线电通讯、全球定位系统信号和地面电网，但是科学家们还不知道太阳风中的粒子是如何获得加速度的。

美国宇航局的“帕克”太阳能探测器发现太阳风中有一个奇怪的尖峰——粒子在那里加速，改变了太阳风磁场的方向。探测器还观察到围绕太阳运行的太阳风的速度比预期的要快，这意味着科学家们可能对恒星随着年龄的增长如何减缓自转速度的看法是错误的。

12月4日发表在《自然》杂志上的四篇论文描述了这些发现，这将使研究人员做好准备，更好地应对太阳风最猛烈的时期，当太阳风横扫地球时，会摧毁无线电和其他通讯设备。

这是“帕克”太阳能探测器的第一个研究成果。探测器于2018年发射，现在已经绕太阳运行了三次。

"我们从一开始就看到了等离子体天体物理学的巨大新应用."“这太神奇了，”加州大学伯克利分校的等离子体物理学家斯图尔特·贝尔说。

“帕克”号太阳探测器在绕恒星运行时正在接近太阳。上次会议是在今年9月，下一次会议预计将在明年1月举行。科罗拉多州博尔德国家大气研究中心的太阳物理学家莎拉·吉布森说:“我们正在观察一个我们以前只能推测的状态。”探测器正在研究加热太阳外层大气(日冕)和加速太阳风的能量。

贝尔说，虽然科学家可以研究太阳风扫过地球时会发生什么，但这样做就像试图研究半山腰瀑布的源头。“如果你想知道源头，你必须爬上去接近它——它是从地下的一个洞里出来的吗？还是从岩石的裂缝里出来的？有自动喷水灭火系统吗？”

“帕克”号太阳能探测器测量了赤道附近日冕中一个小洞的部分太阳风。这是迄今为止最接近太阳风起源的观测。

探测器还发现，当太阳风吹向太空时，其中一部分将以非常高的速度前进。

“我认为它们是巨浪。”安阿伯密歇根大学的空间科学家贾斯汀·卡斯帕说。在这些波中，太阳风的速度增加了一倍，气流如此之强，以至于太阳风的磁场暂时逆转。

卡斯帕说，每次探测器经过太阳，都会穿过1000多个这样的尖峰。科学家还不知道这些现象的原因。

另一个令人惊讶的发现是，当恒星旋转时，太阳风围绕太阳旋转的速度有多快。模型显示太阳风以每秒几公里的速度向这个方向流动。但是“帕克”太阳能探测器测量到太阳风以每秒35到50公里的速度移动。卡斯帕说:“科学家不知道这是什么原因。”

这一发现意义重大。知道太阳风以不同于预期的速度旋转，可以帮助研究人员提高他们对危险的太阳爆发何时可能到达地球的预测。这一发现还表明，太阳风从太阳携带的能量比以前想象的要多，因此恒星的旋转速度可能比预期的要慢。如果是这样，天文学家可能需要修改他们对宇宙中其他恒星年龄的看法。

然而，迄今为止，“帕克”号太阳探测器只研究了近距离的一小部分太阳。英格兰埃克塞特大学的天文学家亚当·芬利模拟了太阳风如何减缓太阳的自转，他说需要更多的观察来证实太阳风出乎意料的快速自转。

科学家还有很多时间去探索。到2025年任务结束时，“帕克”号太阳探测器将与这颗恒星有24次近距离接触，它与太阳的距离仅为当前距离的1/3。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1818-7