旧理论假设错误,科学家破解太阳日冕雨之谜

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炽热的太阳表面,一种奇特现象长期困扰天文学家:被加热到数百万度的超高温气体冷却、凝结并像雨滴一样重新落回太阳表面,称为“日冕雨”,背后物理机制一直是个谜,直到最近,夏威夷大学团队终于破解日冕雨

  

  炽热的太阳表面,一种奇特现象长期困扰天文学家:被加热到数百万度的超高温气体冷却、凝结并像雨滴一样重新落回太阳表面,称为“日冕雨”,背后物理机制一直是个谜,直到最近,夏威夷大学团队终于破解日冕雨谜团。

  日冕雨发生于温度高达数百万度的太阳日冕(最外层大气),这些“雨滴”并非由水构成,而是由温度较低、密度较大的带电电浆团组成,在强大太阳磁场作用下,巨大日冕环从太阳表面拱起,延伸至数万公里高空,位于环顶的超高温电浆有时会迅速冷却、密度增加,然后在引力作用下以惊人速度像雨滴沿磁力线落回太阳表面。

  数十年来,科学家只知道日冕雨通常出现在太阳耀斑发生后,尽管进行大量研究,日冕雨仍然神秘,难以建模解释日冕雨如何在太阳耀斑期间迅速形成。

  现在夏威夷大学团队新研究揭示日冕雨形成条件,很可能取决于太阳日冕内元素不均匀分布驱动的物质流。

  过去理论假设日冕层各种元素在空间、时间上分布恒定,因此早期模型需经历数小时甚至数天加热条件才能解释日冕雨,但事实并非如此,当研究人员假设铁、硅、镁等元素在日冕层随时间快速流动变化,新模拟结果就符合我们实际观察到的太阳情况。

  研究人员指出,不同元素的丰度变化还会使辐射能量损失,导致日冕环顶部温度急剧下降,引发失控的电浆冷却效应,从而促成日冕雨。

  这项研究表明当前太阳模型还有巨大改进空间,一些我们感到奇怪的太阳行为可能不是全新物理现象,只是以往理论假设有误。

  新论文发表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

  (首图来源:NASA)

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