等离子体射流烹饪太阳的超热外壳

狭窄的物质喷流，称为针状物，以每秒60英里（100公里）的速度从太阳表面向上喷射。一些针状物的等离子体（电离气体）可以达到超过一百万开氏度的温度，被插入日冕（太阳的外层大气）。

长期以来，对太阳进行思想训练的物理学家一直困惑于为什么太阳的外层大气比表面热数百万度。虽然理论很多，但到目前为止，还没有对加热太阳大气层的神秘过程进行直接观测。

在一些最先进技术的帮助下，一组科学家认为他们发现了这个谜题的一个重要部分。他们的新研究结果表明，太阳大气层的灼热是由以超音速从太阳表面向上尖叫的等离子体射流不断补充的。

该研究的首席研究员Bart De Pontieu告诉太空网，这些被称为针状物的等离子体喷流是“太阳边缘细长的鳍特征”。被加热的针状物的运动可以解释太阳的大气层或日冕是如何比表面热几百万度的，表面的温度约为10800华氏度（6000摄氏度）。

位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的洛克希德·马丁太阳能和天体物理实验室的太阳物理学家德庞蒂厄说：“气体或等离子体本来很冷，但随着针状物向上推进，其中一部分气体会被加热到几百万度。”

等离子体之泉

De Pontieu说，科学家们之前曾研究过针状物可能是日冕加热的来源，但许多研究人员认为这一想法不成立，因为他们缺乏对喷流高温的观测。

2007年，De Pontieu和他的同事发现了他们所说的II型针状物，这是一种速度极快但寿命短暂的喷流，以每秒60英里（100公里）的速度向上爆发。

研究人员结合了美国国家航空航天局最近发射的太阳动力学天文台和日本日野卫星的数据，首次直接观测到这些快速移动的热等离子体喷流。

科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的太阳物理学家斯科特·麦金托什也参与了这项研究，他说：“通过确定这些喷流将加热的等离子体插入太阳的外层大气，我们对日冕有了更多的了解，并可能提高我们对太阳对地球高层大气的微妙影响的理解。”

采取不同的方法

这些发现背离了现有的日冕加热理论，但太阳动力学天文台每天都能捕捉到大量的高清晰度太阳图像，它敏锐的眼光为科学家们提供了迄今为止最清晰的这颗壮丽恒星的视图。

麦金托什说：“新仪器的高空间和时间分辨率对于揭示这种以前隐藏的日冕物质供应至关重要。”

尽管如此，关于针状物和日冕加热背后的机制还有很多需要了解。

De Pontieu说：“我们并不是说这是日冕被加热的唯一方式，但我们的结果表明，目前的理论无法解释这一点。”“根据我们目前的估计，这些喷流可能在日冕加热中发挥着重要作用，但我们必须谨慎对待我们的结论。很可能还有其他机制在起作用——这些观测结果表明，有很多有趣的事情正在发生。”

前方的道路

为了扩展这项研究，De Pontieu和他的同事们希望获得关于喷流成分以及太阳表面和日冕之间发生的机制的数据。

De Pontieu说：“我们最大的挑战之一是了解是什么驱动和加热针状物中的物质。”

美国国家航空航天局计划在2012年发射界面区域成像光谱仪（IRIS），该光谱仪将专注于太阳表面和日冕之间的密度、温度和磁场。研究人员希望这次任务的数据能更好地了解针状物和日冕加热。

德庞蒂厄说：“我们想了解大局，但我们需要了解事物如何运作的所有小细节，才能了解大局。”

这项研究的结果发表在今天（1月6日）的《科学》杂志上。