天文学家揭示了一个磁笼如何阻止太阳爆发

admin 2018-05-14

2014年10月24日,美国国家航空航天局的SDO观测到一颗木星大小的太阳黑子组爆发的X级太阳耀斑。学分:Tahar Amari等人/理论物理中心/理工学院/ NASA Goddard / Joy Ng

美国宇航局数据显示,太阳爆发的核心是太阳表面剧烈的磁力争夺。这项工作突出了太阳磁场或拓扑结构在发生太阳爆发时的作用,太阳爆发可能引发地球周围的空间天气事件。

由法国Palaiseau Cedex理工学院理论物理中心的天体物理学家Tahar Amari领导的科学家们认为太阳耀斑是强烈的辐射和光照射。许多强烈的太阳耀斑之后是日冕物质喷射或CME,这是一种巨大的泡沫状太阳能物质和磁场爆发,但有些不是 - 区分这两种情况的原因尚不清楚。

科学家利用美国宇航局太阳动力观测站(SDO)提供的数据,检查了2014年10月的木星大小的太阳黑子群,这是一个复杂的磁场区域,通常是太阳活动的场所。这是过去两个太阳活动周期中最大的一个组,也是一个高度活跃的地区。虽然火山爆发的条件似乎已经成熟,但该地区从未在太阳之旅中产生过重要的CME。不过,它确实发出了强大的X级耀斑,这是最强烈的耀斑类别。科学家们想知道,耀斑是否与CME有关?

在这一系列图像中,蓝色的磁绳越来越扭曲和不稳定。但它从来没有从太阳表面爆发:模型表明绳索没有足够的能量以黄色突破磁笼。学分:Tahar Amari等人/理论物理中心/理工学院/ NASA Goddard / Joy Ng

科学家团队包括SDO在强大的模型中观测太阳表面的磁场,计算太阳日冕或高层大气的磁场,并研究它在耀斑发生之前的演变过程。该模型揭示了两个关键磁性结构之间的战斗:一条扭曲的磁绳 - 已知与CME的发生有关 - 以及覆盖在绳索上的密集的磁场笼。

科学家们发现,这个磁笼在物理上阻止了当天CME的爆发。在耀斑发生前几个小时,太阳黑子的自然旋转扭曲了磁绳,并且它变得越来越扭曲和不稳定,就像一条紧紧缠绕的橡皮筋。但绳子从来没有从表面喷出:他们的模型表明它没有足够的能量来打破笼子。然而,它的波动足以让它穿过笼子的一部分,引发强烈的太阳耀斑。

通过改变模型中笼子的状况,科学家们发现,如果笼子当天变得更弱,2014年10月24日将会有一个重要的CME爆发。该团队有兴趣进一步开发他们的模型,以研究冲突磁笼和绳索之间会发生其他爆发。他们的发现总结在2018年2月8日发表在Nature上的一篇论文中。

“我们能够跟踪活动区域的演变,预测爆发的可能性,并计算爆发能够释放的最大能量,”阿玛瑞说。 “随着计算能力的增加,这是一种可以在空间天气预报中变得重要的实用方法。”

出版物:Tahar Amari等人,“磁笼和绳索作为太阳爆发的关键”,自然卷554,第211-215页(2018年2月8日)doi:10.1038 / nature24671

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心Lina Tran


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