新闻是有分量的

来自太阳的怪异伽马射线,可能有助于破译磁场

2019-05-04 12:41栏目:观点
TAG:

我们的太阳原来是一个充满活力的光源的工厂。科学家们发现,太阳释放出的高能伽马射线总体上比预计的要多。但研究人员在即将发表在“物理评论快报”上的一篇研究报告中说,真正奇怪的是,当这颗恒星处于最缓慢的状态时,能量最高的射线就会出现。这项研究是第一次在太阳周期的大部分时间里检测这些伽马射线,这是一个大约11年的太阳活动增减周期。研究人员说,这一新发现的奇异现象可能与太阳磁场的活动有关,并可能导致对神秘环境的新认识。哥伦布俄亥俄州立大学的天体物理学家约翰·比科姆说:“几乎可以肯定的是,磁场比我们预期的要强大得多,变化无常得多,形状也更奇怪。”太阳的高能伽马射线不是由恒星直接产生的。相反,这种光是由宇宙射线触发的--宇宙射线带着自然界已知的最高能量穿过太空,这些质子撞击到太阳质子中,并在此过程中产生高能伽马射线。如果没有磁场,所有这些伽马射线都会在太阳内部消失。众所周知,磁场像宇宙射线一样把带电粒子带到地球上,使它们旋转,并像龙卷风中的房子那样旋转它们。理论家们预测,那些路径被太阳表面的磁场缠结打乱的宇宙射线,应该会把高能伽马射线从太阳射出,天文学家可以在那里看到它们。

在俄亥俄州天体物理学家提姆·林登的带领下,比科姆和他的同事们从2008年8月到2017年11月期间,对美国宇航局费米伽玛射线太空望远镜的数据进行了筛选。这些观测涵盖了2008年和2009年太阳活动较少的时期,2013年太阳活动较高的时期,以及从2018年开始的下一个周期活动降至最低的时期。该小组跟踪了每秒发射的太阳伽马射线的数量,以及它们的能量和它们在太阳上的来源。研究小组报告说,高能量伽马射线超过50Gev,比任何人预测的都要多。更奇怪的是,能量超过100 GeV的射线只出现在太阳活动水平较低的太阳最低值时。在太阳最低值期间发射的一个光子的能量高达467.7 GeV。最奇怪的是,太阳似乎在其周期的不同时间从其表面的不同部分发射伽马射线。因为射向太阳的宇宙射线来自四面八方,所以你会认为整个太阳都会均匀地照射到伽马射线中。但比科姆的研究小组发现,在太阳活动极小期,伽马射线主要来自赤道附近,而在太阳活动高峰时期,伽马射线聚集在两极附近。比科姆说:“所有这些事情都比任何人预测的要奇怪得多。这意味着磁场一定比任何人想象的要奇怪得多。”这些图显示,太阳在太阳活动较低的时期(从2008年8月到2009年底,左)从太阳中部射出被称为高能伽马射线的光,但不是在太阳活动频繁的时期(从2010年到2017年,右)。2010年之后,伽马射线似乎从赤道向两极迁移。能量小于100GeV的射线被描绘成圆形,而能量大于100 GeV的射线则是三角形。条形图表示来自不同纬度的伽马射线的数量。

比科姆和他的同事们试图将多余的伽马射线与其他太阳活动联系起来,比如太阳耀斑或太阳黑子。“到目前为止,还没有什么能真正经受住任何形式的审查。”天体物理学家安妮卡·彼得说。高能伽马射线可能提供一种新的方法来探测太阳表面最上层的磁场,称为光球。“你用望远镜看不见磁场。”比科姆说,“但是这些宇宙射线正在那里旅行,它们发回的伽马射线是那里可怕状况的信使。”更多的观测即将到来。美国宇航局的帕克太阳探测器于8月12日发射升空,它将首次直接测量太阳外层大气或日冕的磁场。当太阳进入下一个太阳极小值时,最高能量的伽马射线开始返回。今年2月,费米捕捉到了自2009年以来第一次能量超过100GeV的伽马射线。