揭秘日光层形状

2022-01-04 4153 杨建东 澳门日报

 来自太阳的风和辐射向外流动到星际空间,创造了一个受太阳影响的边界,在这个边界内,太阳系中的星球能够不受强大宇宙辐射的伤害,这个边界被称为日光层,了解它是如何工作,是了解我们太阳系的一个重要部分。美国马里兰大学天体物理学家德雷克日前指出,通过天文学探测器的数据,科学家们确定,日光层的形状可能有点像一个奇怪的宇宙羊角麵包。

 德雷克表示,为进一步研究日光层的形状,研究团队已经弄清楚了原因:从星际空间流入太阳系的中性氢粒子可能在塑造日光层的形状方面发挥关键作用。研究团队早前调查日光层喷流,这些是由太阳磁场和星际磁场的相互作用而形成的从太阳两极喷出的物质喷流。不过,它们不是笔直地射出,而是在星际流的推动下弯曲,就像羊角麵包一样。这与在太空中观察到的其他天体物理喷流相似,而且和其他喷流一样,太阳的喷流也不稳定。由太阳塑造的日光层似乎也不稳定。

 波士顿大学天体物理学家奥弗解释说:“我们看到这些喷流以不规则的柱状喷射,天体物理学家们多年来一直想知道这些形状存在不稳定性的原因。” 研究团队使用了电脑建模,重点研究中性氢原子——即不带电荷的氢原子。我们知道在太阳系中存在的气流在宇宙中穿梭,但不知道它们会对日光层产生甚么影响。当研究人员从他们的模型中取出中性原子时,太阳喷流突然变得稳定了。然后研究人员再把它们放回去。

 “当我把它们放回去时,喷流开始弯曲,中心轴开始摆动,这意味着日光层喷流内部的某些东西变得非常不稳定。”奥弗说。根据分析,这是因为中性氢与日鞘(日光层的外部区域)中的电离物质发生了相互作用。这就产生了不稳定性,也就是当较轻的流体推入较重的流体时,发生在两种密度不同的流体之间的界面上的不稳定性,这在日光层的尾部产生了大规模的湍流。

 奥弗还指出,以上是对日光层形状的一个清晰而优雅的解释,可能会对我们理解银河宇宙射线进入太阳系的方式产生影响。反过来,这可以帮助我们更好地了解太阳系的辐射环境,地球的保护磁场和大气层之外。

 “宇宙并不平静的。我们的模型并不试图切断混乱,这让我能够準确地找到日光层不稳定的原因——中性氢粒子。”奥弗说,“这一发现是一个真正的重大突破,它为我们设定了一个方向,即发现为甚么我们的模型能形成独特的羊角形日光层,而为甚么其他模型没有。”

 小 米

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