拍摄太阳表面X射线爆发瞬间

ssskkk_01 · 发表于 2014-12-30 17:41

美国宇航局核光谱望远镜拍摄太阳表面X射线爆发瞬间

发表时间：2014-12-30 10:20:40

据国外媒体报道，近日美国宇航局的核光谱望远镜阵列（以下简称NuSTAR）首次将目光对准太阳并捕捉下令人震撼的X射线爆发瞬间。NuSTAR是宇航局最强大的望远镜之一，灵敏度极高，尤善于观测高能X射线。在设计上，这个望远镜阵列的首要任务是观测黑洞以及太阳系外的其他天体。

美国宇航局的核光谱望远镜阵列拍摄的太阳照片与太阳动力学天文台拍摄的照片重叠后形成的图像，展示了壮观的X射线流。核光谱望远镜阵列获取的数据为绿色和蓝色，揭示了太阳高能辐射（绿色的能量在2到3千电子伏特之间，蓝色的能量在3到5千电子伏特之间）。

NuSTAR项目组成员、美国加利福尼亚州大学圣克鲁斯分校的太阳物理学家大卫-史密斯表示：“NuSTAR让我们获得独特的太阳观测角度，从太阳大气层的最深处到最高处。”

早在7年前，研究太阳的科学家就希望借助NuSTAR望远镜对太阳进行研究，当时这架望远镜正在设计制造之中。2012年，NuSTAR望远镜发射升空。史密斯联系NuSTAR项目的首席研究员，加州理工学院的菲奥娜-哈里森。哈里森认真思考了这一提议并陷入兴奋之中。哈里森说：“我最初认为这个想法太疯狂了。”

史密斯最终说服哈里森，他解释说理论学家预测的微弱的X射线闪光只能被NuSTAR观测到。他对哈里森说：“这是迄今为止研制的灵敏度最高的高能X射线望远镜，在设计上用于观测宇宙深处。我们为何不让这架望远镜的目光对准我们的后院呢？”对于宇航局的钱德拉X射线望远镜等望远镜来说，太阳的亮度太高，很难进行观测，但NuSTAR可以放心大胆地观测太阳，无需担心探测器受损。

在NuSTAR对太阳的高能X射线进行观测时，太阳的亮度并不太高。太阳的亮度取决于大气层的温度。NuSTAR拍摄的第一幅太阳照片证明这架望远镜可用于收集太阳的数据。在它的帮助下，科学家可以对太阳黑子上方出现的高温进行进一步研究。

黑子是太阳表面的暗斑，温度较低。NuSTAR未来拍摄的照片将帮助科学家了解太阳在活动周期内发生的变化。史密斯说：“未来几年，太阳的活动减弱。”

NASA之前拍到的太阳X射线爆发，动起来~哈、嘿~

由于拥有极高的灵敏度，NuSTAR有望观测到假设中存在的纳米耀斑。耀斑是指太阳的带电粒子喷发和高能辐射。研究指出纳米耀斑应该存在，能够解释太阳的外层大气层日冕为何温度极高。

这种神秘现象被称之为“日冕加热问题”。日冕的平均温度达到180万华氏度（约合100万摄氏度），相比之下，日表温度为10800华氏度（约合6000摄氏度）。形象地说，日冕就像是从冰块中喷出的火焰。纳米耀斑以及正常耀斑可能是巨大热量的源头。

如果NuSTAR望远镜能够捕捉到纳米耀斑，将帮助科学家揭开这个已经有着数十年历史的谜团。史密斯表示：“NuSTAR拥有极高的灵敏度，能够观测到太阳大气层内出现的最微弱的X射线活动，包括纳米耀斑在内。”

此外，这架X射线望远镜还可用于搜寻假设中存在的暗物质粒子轴子。暗物质的数量是正常物质的5倍。我们熟悉的物质，例如构成桌子、椅子、行星和恒星的物质，只占宇宙总物质量中的一小部分。虽然暗物质可以通过观测引力拖拽进行间接观测，但构成一直是一个谜。

科学家表示等待NuSTAR的将是一条漫长道路，但这架望远镜很有可能发现轴子。轴子是最重要的候选暗物质粒子之一，可能在太阳核心以一个X射线点的形式出现。

在设计上，NuSTAR望远镜的首要任务并不是观测太阳，而是观测黑洞、超新星残余以及太阳系外的其他极端天体。在拍摄太阳照片前几周，科学家警告称地球在太阳24年来出现朝向地球的最大黑子之后将遭受一系列具有破坏性的耀斑袭击。

这个黑子此前被称之为“活跃区12192”，10月开始朝向太阳，但并未产生任何日冕物质喷射。日冕物质喷射是太阳系内能量最大的事件，会出现巨大的等离子环和磁场，从太阳表面喷向太空。

宇航局科学家霍利-吉尔伯特在接受太空网采访时表示，活跃区12192已经旋转并再次朝向地球，可能出现日冕物质喷射。她说：“这一次，它很有可能导致一些日冕物质喷射事件，但所形成的耀斑可能比较小。根据磁场和黑子的结构，我们认为形成一些中等规模耀斑的可能性很高。”

黑子中的磁场能够储存大量能量，磁场线环相互交织在一起，以耀斑的形式释放存储的能量。吉尔伯特表示这个黑子的面积很大，能够装下10个地球，在1874年以来记录的32908个活跃区中排在第33位。10月和11月初，这个木星大小的黑子产生6次爆发，而后消失了两周。

2014年初，一支国际研究小组的成员阿什利-戴尔警告称超级太阳风暴将对地球上的生命构成灾难性的长期威胁。超级太阳风暴在日冕物质喷射的规模达到一定程度后出现，撕裂地球周围磁场，对地球上的生命造成不利影响。这种风暴能够导致地面和高架输电线路的电流爆棚，出现大面积断电，同时严重破坏至关重要的电子元件。

2003年11月4日拍摄的照片，展示了巨型太阳黑子486(右下)。太阳黑子486产生一次猛烈的耀斑。此次大爆发发生后不久，致电离辐射袭击地球大气层，导致北美洲出现大面积无线电中断。

戴尔在布里斯托尔大学攻读航空航天工程博士学位。他指出发生朝向地球的巨型太阳风暴只是一个时间问题。这种风暴将给通讯和电力系统造成浩劫，威胁交通运输、卫生设施和医疗系统。如果没有电，人们无法在加油站给汽车加油，无法从取款机提款或者在线支付。

他说：“供水和污水处理系统也将受到影响，威胁城市居民的健康，我们认为的已经在几百年前消失的疾病将卷土重来。”

有记录以来规模最大的超级太阳风暴发生在1859年，被称之为“卡林顿事件”，以英国天文学家查理-卡林顿的名字命名，正是他发现了这一次的耀斑。

那一次的超大规模日冕物质喷射释放出大约1022kJ能量，相当于100亿颗轰炸广岛的原子弹同时爆炸，1万亿公斤的带电粒子以每小时3000公里的速度飞向地球。不过，这场日冕物质喷对地球居民造成的影响较小，因为当时的电子基础设施规模很少，电报线路的总长度不超过12.4万英里（约合20万公里）。

戴尔表示，超级太阳风暴不仅仅是一种威胁，同时也无法避免。根据宇航局科学家的预测，朝向地球的卡林顿级超级太阳风暴平均每150年发生一次。也就是说，这一次的风暴已“迟到”了5年时间。科学家称未来10年发生朝向地球的卡林顿级超级太阳风暴的可能性高达12%。

2012年4月，NASA公布太空探测器捕捉到的太阳耀斑活动（视频）。据国外媒体报道，近日美国宇航局的核光谱望远镜阵列（以下简称NuSTAR）首次将目光对准太阳并捕捉下令人震撼的X射线爆发瞬间。NuSTAR是宇航局最强大的望远镜之一，灵敏度极高，尤善于观测高能X射线。在设计上，这个望远镜阵列的首要任务是观测黑洞以及太阳系外的其他天体。