2022年4月17日，當(dāng)太陽從活躍的探測太陽太陽黑子群中釋放出一個主要的X1.1級太陽耀斑時，太陽的風(fēng)暴全視盤視圖。這張照片是新技心由美國宇航局的太陽動力學(xué)天文臺拍攝的。(圖片來源:NASA/SDO和AIA、探測太陽EVE和HMI科學(xué)團隊)
（神秘的風(fēng)暴地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：科學(xué)家可能已經(jīng)找到了一種方法來研究將太陽粒子加速到極高速度的奇怪過程。
太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射(CMEs)——過熱等離子體的新技心大規(guī)模爆發(fā)——是太陽系中最活躍的兩個過程。
地球磁場保護我們免受這些太陽風(fēng)暴最極端后果的探測太陽影響，但是風(fēng)暴強大的耀斑和日冕物質(zhì)拋射仍然會擾亂我們的生活。例如，新技心指向地球的探測太陽日冕物質(zhì)拋射會引發(fā)破壞電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)的地磁暴。(然而，風(fēng)暴這也不全是新技心壞事；這種爆發(fā)也給北極光增壓。)
因此，探測太陽科學(xué)家們渴望更好地了解這些所謂的風(fēng)暴太陽高能粒子(SEP)事件。但是調(diào)查SEP事件中潛在的粒子加速過程是很棘手的。
新的研究首次表明，高能中性原子(ENAs)——不帶電荷的粒子以令人難以置信的速度運動——可以用來探索大型SEP事件(如CME和太陽耀斑)的加速過程。
這些新發(fā)現(xiàn)非常相關(guān)，因為它們是在太陽活動高峰期發(fā)布的。最近，地球受到了強大的太陽耀斑和猛烈的日冕物質(zhì)拋射的襲擊。例如，5月7日爆發(fā)了一種名為AR3296的罕見向后黑子，向我們的星球發(fā)出了太陽耀斑和CME。
由電磁輻射組成的太陽耀斑首先撞擊地球，電離地球大氣層頂部，并在美國西部和太平洋上空產(chǎn)生無線電中斷。日冕物質(zhì)拋射由等離子體組成，因此移動速度較慢，每小時只有幾百萬英里。所以5月7日事件的日冕物質(zhì)拋射在幾天后到達。
根據(jù)這項由亨茨維爾阿拉巴馬大學(xué)空間科學(xué)教授李剛領(lǐng)導(dǎo)的新研究，ENA粒子也可以用來區(qū)分太陽粒子加速的兩個不同地點。這些地點是從太陽黑子中出現(xiàn)的巨大等離子體環(huán)，導(dǎo)致太陽耀斑和CME驅(qū)動的沖擊下游的區(qū)域。
“使用ENAs的最終目標是在加速點獲得各種物理參數(shù)，”李在一份聲明中說。“科學(xué)家們知道粒子可以在兩個可能的位置被加速:要么是太陽耀斑，要么是CME驅(qū)動的沖擊波。然而，哪個站點加速粒子的效率更高呢？哪個地點可以將粒子加速到更高的能量？這些問題經(jīng)常引起爭議，我們不知道答案。”
僅僅通過觀察太陽來回答這些問題是很困難的，因為很難從這些加速點周圍進行直接測量。因為ENAs是中性粒子，通常是氫原子，所以不受磁場影響。團隊成員說，這一特性使它們有助于遠程研究這些網(wǎng)站。
“這些中性粒子在從太陽向觀測者傳播時，不受太陽風(fēng)MHD(磁流體動力學(xué))湍流的影響，”李說。“相比之下，質(zhì)子、離子、電子，因為帶電荷，它們從太陽到地球的傳播被太陽風(fēng)磁場扭曲。”
李補充說，這意味著ENAs攜帶加速點的所有物理信息，不會因磁場而失真。因此，環(huán)繞地球的專用ENA探測器可能會解開他們的秘密，即使它距離粒子的加速點有9300萬英里(1.5億公里)。
美國宇航局目前正在計劃建造這樣一臺儀器，作為其星際繪圖和加速探測器(IMAP)任務(wù)的一部分，它將能夠測量來自太陽的ENA。
“我們的模擬為解釋未來的ENA觀測提供了理論基礎(chǔ)，”李補充道。“一個專門的ENA任務(wù)，過濾掉更多的帶電SEP，并直接在這些ENA測量之后進行，可以提供關(guān)于太陽附近SEP加速的新信息，并幫助解決困擾社區(qū)的長期問題。”
該小組的研究發(fā)表在二月份的《天體物理學(xué)雜志》上。

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