科学家捕捉到了太阳表面迄今最详细的图像。在这颗炽热恒星波涛汹涌的表面上,清晰可见金色的条带和旋转的涡流。
天文学家利用设在夏威夷的伊努伊太阳望远镜(Inouye solar telescope)观测太阳。这是全球最强大的太阳望远镜。他们在靠近太阳黑子的一处磁场活跃区域,发现了跨度不足 20 公里(12 英里)的新特征。
这些前所未有的高清照片展示了太阳表面的运动过程。这很可能会揭开一个困扰科学界数十年的谜团:为什么太阳的外层大气——日冕,会比太阳表面温度高出数百万度?

(观测尺度示意图,配有夏威夷作为对比。)
美国国家太阳天文台高级科学家弗里德里希·沃格尔(Friedrich Wöger)博士表示:“这是迄今获取的空间分辨率最高的太阳表面图像。”该天文台负责运营这台位于茂宜岛哈雷阿卡拉火山山顶附近的望远镜。
此前,该望远镜的观测结果显示,太阳表面是由一个个米粒状结构拼接而成的,每个结构的大小与法国本土相当。当时的图像能分辨出小至 30 公里的细节,而最新拍摄的图像则几乎逼近了该望远镜的物理极限。
团队成员、天文学家大卫·库里泽(David Kuridze)博士说:“我的第一反应是:‘天哪,我们怎么能把太阳上如此微小、精细的结构看得这么清楚?’这在以前的所有太阳观测中都是前所未见的。”
在最新的图像中,太阳表面微小的漩涡状结构被证实是“凯尔文-亥姆霍兹不稳定性”(Kelvin-Helmholtz instabilities,简称 KHI)的特征。当快速移动的等离子体流经较慢的流体时,就会在交界处产生剪切力,进而形成这种不稳定性。这会在太阳等离子体中引发微小的扰动,并逐渐演变成类似于海浪翻滚的螺旋涡流。
科学家曾在地球上的湖泊、海洋和云层中,甚至在木星和土星的大气中观察到过这种现象,但从未在太阳上证实它的存在。该研究的详细结果已发表在《自然》杂志上。

太阳上的各种爆发性事件,从耀斑、喷流到日冕物质抛射,都由太阳内部剧烈波动的强磁场驱动。这些爆发会给地球带来广泛的影响,可能导致电网瘫痪、卫星失灵、 GPS 定位中断以及全球通信受阻。
太阳内部炽热且带电的等离子体运动产生了磁场,但其背后的物理机制尚未被完全理解。天文学家知道,磁力线会像编辫子一样缠绕在一起产生张力,当这些缠绕的磁力线断裂时,张力会突然释放。然而,目前尚不清楚是什么触发了这一过程。如今,这些旋转的涡流成了关键的“嫌疑对象”。它们解释了磁力线最初是如何缠绕在一起的,也可能解释了为什么太阳表面的温度仅有 6000 摄氏度,而外围的日冕却能被加热到数百万度。
库里泽表示:“这可能会解开太阳物理学和天体物理学近半个世纪以来最大的谜团。当系统中存在这种不稳定性时,能量很容易向更小的尺度传递。在某一时刻,它会直接转化为热量释放出来。这可能正是日冕以及其他类似恒星外层大气呈现极高温度的原因。”
编译自《卫报》,原文链接:点击阅读。作者:伊安·桑普尔 (Ian Sample)。