新技术可以探测强大太阳风暴的中心

2022年4月17日，当太阳从活跃的探测太阳太阳黑子群中释放出一个主要的X1.1级太阳耀斑时，太阳的风暴全视盘视图。这张照片是新技心由美国宇航局的太阳动力学天文台拍摄的。(图片来源:NASA/SDO和AIA、探测太阳EVE和HMI科学团队)
（神秘的风暴地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：科学家可能已经找到了一种方法来研究将太阳粒子加速到极高速度的奇怪过程。
太阳耀斑和日冕物质抛射(CMEs)——过热等离子体的新技心大规模爆发——是太阳系中最活跃的两个过程。
地球磁场保护我们免受这些太阳风暴最极端后果的探测太阳影响，但是风暴强大的耀斑和日冕物质抛射仍然会扰乱我们的生活。例如，新技心指向地球的探测太阳日冕物质抛射会引发破坏电网和通信网络的地磁暴。(然而，风暴这也不全是新技心坏事；这种爆发也给北极光增压。)
因此，探测太阳科学家们渴望更好地了解这些所谓的风暴太阳高能粒子(SEP)事件。但是调查SEP事件中潜在的粒子加速过程是很棘手的。
新的研究首次表明，高能中性原子(ENAs)——不带电荷的粒子以令人难以置信的速度运动——可以用来探索大型SEP事件(如CME和太阳耀斑)的加速过程。
这些新发现非常相关，因为它们是在太阳活动高峰期发布的。最近，地球受到了强大的太阳耀斑和猛烈的日冕物质抛射的袭击。例如，5月7日爆发了一种名为AR3296的罕见向后黑子，向我们的星球发出了太阳耀斑和CME。
由电磁辐射组成的太阳耀斑首先撞击地球，电离地球大气层顶部，并在美国西部和太平洋上空产生无线电中断。日冕物质抛射由等离子体组成，因此移动速度较慢，每小时只有几百万英里。所以5月7日事件的日冕物质抛射在几天后到达。
根据这项由亨茨维尔阿拉巴马大学空间科学教授李刚领导的新研究，ENA粒子也可以用来区分太阳粒子加速的两个不同地点。这些地点是从太阳黑子中出现的巨大等离子体环，导致太阳耀斑和CME驱动的冲击下游的区域。
“使用ENAs的最终目标是在加速点获得各种物理参数，”李在一份声明中说。“科学家们知道粒子可以在两个可能的位置被加速:要么是太阳耀斑，要么是CME驱动的冲击波。然而，哪个站点加速粒子的效率更高呢？哪个地点可以将粒子加速到更高的能量？这些问题经常引起争议，我们不知道答案。”
仅仅通过观察太阳来回答这些问题是很困难的，因为很难从这些加速点周围进行直接测量。因为ENAs是中性粒子，通常是氢原子，所以不受磁场影响。团队成员说，这一特性使它们有助于远程研究这些网站。
“这些中性粒子在从太阳向观测者传播时，不受太阳风MHD(磁流体动力学)湍流的影响，”李说。“相比之下，质子、离子、电子，因为带电荷，它们从太阳到地球的传播被太阳风磁场扭曲。”
李补充说，这意味着ENAs携带加速点的所有物理信息，不会因磁场而失真。因此，环绕地球的专用ENA探测器可能会解开他们的秘密，即使它距离粒子的加速点有9300万英里(1.5亿公里)。
美国宇航局目前正在计划建造这样一台仪器，作为其星际绘图和加速探测器(IMAP)任务的一部分，它将能够测量来自太阳的ENA。
“我们的模拟为解释未来的ENA观测提供了理论基础，”李补充道。“一个专门的ENA任务，过滤掉更多的带电SEP，并直接在这些ENA测量之后进行，可以提供关于太阳附近SEP加速的新信息，并帮助解决困扰社区的长期问题。”
该小组的研究发表在二月份的《天体物理学杂志》上。