圣安德鲁斯大学发现太阳耀斑粒子温度远超预期,破解光谱线加宽之谜

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近日,圣安德鲁斯大学的研究团队取得了一项重要突破,他们发现太阳耀斑中粒子的温度可能比过去估算高出约 6.5 倍。这项研究为困扰太阳物理学界近 50 年的光谱线加宽现象提供了一个全新的解释路径。
太阳耀斑是太阳外层大气中发生的一种剧烈能量释放现象,能够使局部区域温度迅速上升至超过 1000 万摄氏度。这种爆发释放出的 X 射线和辐射会对航天器、宇航员及地球高层大气造成潜在影响。
研究团队在 9 月 3 日发表的论文中指出,耀斑中等离子体(包括电子和离子)的加热过程与传统认知存在差异。最新数据显示,离子的温度可达到 6000 万摄氏度,显著高于电子温度。
研究团队负责人亚历山大拉塞尔博士表示,磁重联过程使离子的加热强度达到电子的 6.5 倍,这一现象似乎具有普遍性,已在近地空间、太阳风以及计算机模拟中得到验证。然而,此前的研究并未将这一发现引入太阳耀斑的分析中。
过去太阳物理学普遍假设耀斑中离子与电子的温度基本一致。但通过现代数据分析方法,研究发现两者之间的温差可在耀斑关键区域持续数十分钟。这为“超高温离子”的研究带来了新的方向。
更重要的是,新提出的离子温度与耀斑光谱线宽度之间存在高度对应关系。这一发现或许能揭开自 1970 年代以来一直悬而未解的天体物理难题。
长期以来,科学家对为何耀斑在极紫外和 X 射线波段的光谱线宽度超出预期感到困惑。以往的主流观点认为这是由于湍流运动所致,但随着研究的推进,这种解释逐渐受到质疑。此次研究提供了一个全新的思路:光谱线加宽可能是由离子温度升高直接造成的。
研究团队认为,这一发现标志着太阳耀斑研究正在经历一次认知上的重大转变,并有望加深人类对太阳活动及其对地球影响的理解。
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