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NASA望远镜拍摄太阳表面高能X射线爆发

时间:2019-05-15 02:15:15 来源:互联网 阅读:0次

NASA望远镜拍摄太阳表面高能X射线爆发瞬间 - 科学探索-科技频道 - 邯郸之窗

[科技]史密斯表示:NuSTAR拥有极高的灵敏度,能够观测到太阳大气层内出现的微弱的X射线活动,包括纳米耀斑在内。宇航局科学家霍利-吉尔伯特在接受太空采访时表示活跃区12192已经旋转并再次朝向地球,可能出现日冕物质喷射。

原标题: NASA望远镜拍摄太阳表面高能X射线爆发瞬间

2003年11月4日拍摄的照片,展示了巨型太阳黑子486(右下)。太阳黑子486产生一次猛烈的耀斑。此次大爆发发生后不久,致电离辐射袭击地球大气层,导致北美洲出现大面积无线电中断。

新浪科技讯 北京时间29日消息,据国外媒体报道,美国宇航局的核光谱望远镜阵列(以下简称NuSTAR)首次将目光对准太阳并捕捉下令人震撼的X射线爆发瞬间。NuSTAR是宇航局强大的望远镜之一,灵敏度极高,尤善于观测高能X射线。在设计上,这个望远镜阵列的首要任务是观测黑洞以及太阳系外的其他天体。

NuSTAR项目组成员、美国加利福尼亚州大学圣克鲁斯分校的太阳物理学家大卫-史密斯表示:NuSTAR让我们获得独特的太阳观测角度,从太阳大气层的深处到处。早在7年前,研究太阳的科学家就希望借助NuSTAR望远镜对太阳进行研究,当时这架望远镜正在设计制造之中。2012年,NuSTAR望远镜发射升空。史密斯联系NuSTAR项目的首席研究员,加州理工学院的菲奥娜-哈里森。哈里森认真思考了这一提议并陷入兴奋之中。哈里森说:我初认为这个想法太疯狂了。

史密斯终说服哈里森,他解释说理论学家预测的微弱的X射线闪光只能被NuSTAR观测到。他对哈里森说:这是迄今为止研制的灵敏度的高能X射线望远镜,在设计上用于观测宇宙深处。我们为何不让这架望远镜的目光对准我们的后院呢?对于宇航局的钱德拉X射线望远镜等望远镜来说,太阳的亮度太高,很难进行观测,但NuSTAR可以放心大胆地观测太阳,无需担心探测器受损。

在NuSTAR对太阳的高能X射线进行观测时,太阳的亮度并不太高。太阳的亮度取决于大气层的温度。NuSTAR拍摄的幅太阳照片证明这架望远镜可用于收集太阳的数据。在它的帮助下,科学家可以对太阳黑子上方出现的高温进行进一步研究。黑子是太阳表面的暗斑,温度较低。NuSTAR未来拍摄的照片将帮助科学家了解太阳在活动周期内发生的变化。史密斯说:未来几年,太阳的活动减弱。

由于拥有极高的灵敏度,NuSTAR有望观测到假设中存在的纳米耀斑。耀斑是指太阳的带电粒子喷发和高能辐射。研究指出纳米耀斑应该存在,能够解释太阳的外层大气层日冕为何温度极高。这种神秘现象被称之为日冕加热问题。日冕的平均温度达到180万华氏度(约合100万摄氏度),相比之下,日表温度为10800华氏度(约合6000摄氏度)。形象地说,日冕就像是从冰块中喷出的火焰。纳米耀斑以及正常耀斑可能是巨大热量的源头。如果NuSTAR望远镜能够捕捉到纳米耀斑,将帮助科学家揭开这个已经有着数十年历史的谜团。史密斯表示:NuSTAR拥有极高的灵敏度,能够观测到太阳大气层内出现的微弱的X射线活动,包括纳米耀斑在内。

此外,这架X射线望远镜还可用于搜寻假设中存在的暗物质粒子轴子。暗物质的数量是正常物质的5倍。我们熟悉的物质,例如构成桌子、椅子、行星和恒星的物质,只占宇宙总物质量中的一小部分。虽然暗物质可以通过观测引力拖拽进行间接观测,但构成一直是一个谜。科学家表示等待NuSTAR的将是一条漫长道路,但这架望远镜很有可能发现轴子。轴子是重要的候选暗物质粒子之一,可能在太阳核心以一个X射线点的形式出现。

在设计上,NuSTAR望远镜的首要任务并不是观测太阳,而是观测黑洞、超新星残余以及太阳系外的其他极端天体。在拍摄太阳照片前几周,科学家警告称地球在太阳24年来出现朝向地球的黑子之后将遭受一系列具有破坏性的耀斑袭击。这个黑子此前被称之为活跃区12192,10月开始朝向太阳,但并未产生任何日冕物质喷射。日冕物质喷射是太阳系内能量的事件,会出现巨大的等离子环和磁场,从太阳表面喷向太空。

宇航局科学家霍利-吉尔伯特在接受太空采访时表示活跃区12192已经旋转并再次朝向地球,可能出现日冕物质喷射。她说:这一次,它很有可能导致一些日冕物质喷射事件,但所形成的耀斑可能比较小。根据磁场和黑子的结构,我们认为形成一些中等规模耀斑的可能性很高。

黑子中的磁场能够储存大量能量,磁场线环相互交织在一起,以耀斑的形式释放存储的能量。吉尔伯特表示这个黑子的面积很大,能够装下10个地球,在1874年以来记录的32908个活跃区中排在第33位。10月和11月初,这个木星大小的黑子产生6次爆发,而后消失了两周。

2014年初,一支国际研究小组的成员阿什利-戴尔警告称超级太阳风暴将对地球上的生命构成灾难性的长期威胁。超级太阳风暴在日冕物质喷射的规模达到一定程度后出现,撕裂地球周围磁场,对地球上的生命造成不利影响。这种风暴能够导致地面和高架输电线路的电流爆棚,出现大面积断电,同时严重破坏至关重要的电子元件。

戴尔在布里斯托尔大学攻读航空航天工程博士学位。他指出发生朝向地球的巨型太阳风暴只是一个时间问题。这种风暴将给通讯和电力系统造成浩劫,威胁交通运输、卫生设施和医疗系统。如果没有电,人们无法在加油站给汽车加油,无法从取款机提款或者在线支付。他说:供水和污水处理系统也将受到影响,威胁城市居民的健康,我们认为的已经在几百年前消失的疾病将卷土重来。

有记录以来规模的超级太阳风暴发生在1859年,被称之为卡林顿事件,以英国天文学家查理-卡林顿的名字命名,正是他发现了这一次的耀斑。这一次的超大规模日冕物质喷射释放出大约1022kJ能量,相当于100亿颗轰炸广岛的原子弹同时爆炸,1万亿公斤的带电粒子以每小时3000公里的速度飞向地球。不过,这场日冕物质喷对地球居民造成的影响较小,因为当时的电子基础设施规模很少,电报线路的总长度不超过12.4万英里(约合20万公里)。戴尔表示超级太阳风暴不仅仅是一种威胁,同时也无法避免。根据宇航局科学家的预测,朝向地球的卡林顿级超级太阳风暴平均每150年发生一次。也就是说,这一次的风暴已迟到了5年时间。科学家称未来10年发生朝向地球的卡林顿级超级太阳风暴的可能性高达12%

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