新射电望远镜捕捉到的太阳耀斑爆炸瞬间的不断发展的能量

到2017年底，靠近现有太阳黑子的太阳表面爆发了一个巨大的新磁场区域。强大的磁能碰撞产生了一系列强烈的太阳耀斑，导致了地球上动荡的太空天气状况，这是NJIT随即转眼捕捉到的第一个耀斑，随后不久就开放了扩展的欧文斯谷太阳电池阵列（EOVSA） ）射电望远镜。

在今天（2020年1月17日）发表在《科学》（Science）杂志上的研究中，记录这些图像的太阳能科学家首次精确地确定了爆炸在何时何地释放了将喷出的等离子体加热到相当于10亿度的能量的能量。温度。

利用微波频谱中收集到的数据，他们能够对火炬点燃后的磁场强度进行定量测量，并跟踪了其转化为其他能量形式的变化，包括动能，热能和过热能，为火炬的爆炸性能量提供了动力5分钟通过电晕。

迄今为止，耀斑或其他大规模喷发过程中电晕磁场的这些变化仅通过外推法（例如，在光球（在白光下看到的太阳的表面层）测得的磁场）的外推法得到了间接量化。 。这些外推法无法精确测量该位置磁场的动态局部变化，而且时间尺度短得足以表征火炬的能量释放。

NJIT太阳地面研究中心物理学杰出教授Gregory Fleishman说：“我们已经能够确定日冕中释放的最重要的电磁能量位置。”“这些是捕获火炬微观物理学的第一批图像，即在较小的空间和时间尺度上发生的详细过程链，从而实现了能量转换。”

通过测量磁能的下降以及该区域电场的同时强度，他们能够证明符合能量守恒定律的两者能够量化为太阳耀斑提供动力的粒子加速度，包括相关的喷发和等离子加热。

这些基本过程与发生在包括伽玛射线爆发在内的最强大的天体物理学来源以及基础研究和实际聚变能产生感兴趣的实验室实验中的过程相同。

通过13个天线的协同工作，EOVSA可以在一秒钟内以数百个频率在1-18 GHz范围内拍照，包括光学，紫外线，X射线和无线电波长。这种增强的观察耀斑力学的能力为研究太阳系中最强大的爆发开辟了新途径，这些爆发是由太阳表面的磁力线重新连接并由日冕中储存的能量驱动的。

“微波是对冠状磁场环境敏感的唯一机制，因此独特的，高节奏的EOVSA微波光谱观测是实现这一发现磁场快速变化的关键，”杰出的Dale Gary指出。 NJIT的物理学教授，EOVSA的主任和该论文的合著者。“测量是可能的，因为在冠状磁场中传播的高能电子主要在微波范围内发射其磁敏辐射。”

在EOVSA观测之前，没有办法看到广阔的空间区域，在该区域上高能粒子被加速，然后由于耀斑爆发所驱动的强大冲击波而变得可用于进一步加速，如果直射地球，则可以摧毁航天器并危及宇航员。

加里说：“耀斑加速的粒子与受到冲击加速的粒子之间的联系是我们了解哪些事件是良性事件和哪些构成严重威胁的重要部分，”加里说。

扩展阵列开始运行仅两年后，它会自动生成太阳的微波图像，并每天向科学界提供这些图像。随着太阳活动在11年的过程中不断增加周期，它们将被用来提供第一个每日日冕磁图，即距太阳表面1500英里的磁场强度图。

参考：Gregory D. Fleishman，Dale E. Gary，Chen Chen，Natsuha Kuroda，Sijie Yu和Gelu M. Nita于2020年1月17日在Science.DOI上发表：“日冕磁场的衰变可以释放出足够的能量来驱动太阳耀斑。
10.1126 / science.aax6874