不寻常的“罗塞塔石碑”太阳爆发可以解释太阳上神秘的强大爆炸

日冕物质抛射，或 CME，喷入太空。图中是从太阳动力学天文台拍摄的 171 和 304 埃波长的混合版本。注意：地球离太阳不是那么近，此图像仅用于缩放目的。图片来源：美国宇航局/戈达德太空飞行中心

在一次戏剧性的、多阶段的喷发中，太阳揭示了新的线索，可以帮助科学家解开长期存在的太阳强大而不可预测的喷发原因的谜团。揭示这一基础物理学可以帮助科学家更好地预测导致地球危险太空天气条件的喷发。

这次爆炸包含三种不同类型的太阳爆发的组成部分，它们通常是分开发生的——这是第一次报道这样的事件。在一个事件中将所有三种喷发类型放在一起为科学家提供了某种太阳罗塞塔石碑，使他们能够将他们对每种类型的太阳喷发的了解转化为了解其他类型并揭示可以解释所有类型的太阳喷发的潜在机制。

“这次事件是一个缺失的环节，我们可以在一个整洁的小包裹中看到不同类型喷发的所有这些方面，”这项新研究的主要作者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的太阳能科学家艾米丽梅森说。马里兰州格林贝尔特。“这说明这些喷发是由相同的机制引起的，只是规模不同。”

太阳上的喷发通常以三种形式之一出现：日冕物质抛射、喷射或部分喷发。日冕物质抛射（CME）和喷流都是将能量和粒子投射到太空中的爆炸性喷发，但它们看起来非常不同。当喷流以太阳能材料的窄柱形式喷发时，CME 形成巨大的气泡，这些气泡在太阳磁场的作用下膨胀、推动和雕刻。另一方面，部分喷发开始从地表喷发，但不会产生足够的能量离开太阳，因此大部分物质会落回太阳表面。

在 2016 年 3 月 12 日至 13 日由美国宇航局太阳动力学天文台和欧洲航天局以及美国宇航局太阳和日光层天文台观测到的这次喷发中，科学家们看到太阳表面磁性活跃区域上方的太阳物质热层喷射. 弹射太大而不能成为喷气式飞机，但又太窄而不能成为 CME。半小时之内，地表的第二层较冷的物质也开始从同一地方喷发，但最终又以局部喷发的形式回落。看到同时具有喷射和 CME 特征的喷发告诉科学家，它们很可能是由单一机制引起的。

太阳上一次不寻常的喷发可能为理解我们恒星的神秘爆炸提供线索。这项新研究研究了一个名为“罗塞塔石碑”的太阳爆发事件。正如罗塞塔石碑是理解埃及象形文字的关键一样，研究这次喷发可能是理解所有类型太阳爆发的关键。图片来源：NASA/Mara Johnson-Groh/Haley Reed

有了这种新的理解，科学家们可以将他们对喷气机的了解应用于 CME。该事件还告诉科学家，部分喷发发生在同一光谱上，但会遇到一些未知的限制因素，这些限制因素限制了它们的能量并且不允许它们离开太阳。

了解这些事件背后的机制，尤其是 CME，对于预测大爆发何时可能导致地球破坏至关重要。特别是 CME 会释放大量高能带电粒子云和磁场，这些云流过太阳系，并可能导致太空天气——一场高能粒子风暴和活动，可能对宇航员和太空技术构成危险，在极端情况下，地球上的公用电网。

通过对新的罗塞塔火山爆发和其他类似的火山爆发进行建模，科学家们希望他们能够找出导致太阳爆发的根本机制并确定它们的特征。找到触发点最终可以让科学家们提前几个小时预测大爆发何时可能威胁到地球和火星——为宇航员和航天器操作员提供足够的时间采取预防措施。

这项新研究于 2021 年 6 月 7 日由梅森在 AAS 238 会议上提出，并已被接受发表在天体物理学杂志快报上。