NASA帕克太阳探测器数据:太阳磁重联对不同粒子加速方式存在差异

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西南研究院(SwRI)牵头的一项研究指出,太阳磁重联事件中,质子与重离子的响应方式存在明显差异,显示驱动太阳风等现象的“磁场引擎”可能比既有认识更为复杂。磁重联可将磁能转化为强烈的动能过程,为粒子提供能量并形成高速外流,进而触发太阳耀斑、日冕物质抛射等空间天气事件。

研究团队表示,传统模型通常假设不同粒子在磁重联中的反应方式相近,但NASA帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)的最新观测数据呈现出不同图景:重离子更倾向于以近似“束状”的方式沿直线喷射,而质子则会产生波动并对后续粒子产生散射效应,使其传播形态更为分散。

该研究论文第一作者、西南研究院的米希尔·德赛(Mihir Desai)博士称,新数据改变了对磁重联的部分理解。其表示,质子与重离子呈现出截然不同的能谱特征,与现有模型预期不一致;质子产生的波动更有效地散射自身,而重离子则更能保持束状传播,从而维持其加速后的能谱形态。

上述研究已发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)。

磁重联被认为是宇宙中普遍存在的物理过程,磁力线在特定区域汇聚、断裂并重新连接。在太阳环境中,这一过程可为粒子加速并产生高速流,驱动多类空间天气现象。空间天气会扰动地球空间环境,带来极光等现象,同时也可能影响电力系统、卫星通信与导航系统运行。研究团队指出,理解磁重联机制有助于提升对潜在危险事件的认识,并为保护地球及太空中的生命与技术资产提供科学依据。

德赛表示,相关发现显示太阳的“磁引擎”比此前设想更为复杂;太阳也为研究高能物理过程提供了可接近的观测对象。

帕克太阳探测器以创纪录的近距离飞越太阳,并每年三次穿越日冕以获取测量数据。该任务隶属NASA“与恒星共生”(Living With a Star)计划,聚焦研究直接影响生命与社会的太阳—地球系统。“与恒星共生”计划由NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理,隶属于NASA华盛顿科学任务理事会。约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室负责该航天器的设计、建造与运行,并代表NASA管理该任务。


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