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太陽其實不是火爆浪子!大型閃焰是小磁重連事件「聚沙成塔」結果 | TechNews 科技新報

太陽其實不是火爆浪子!大型閃焰是小磁重連事件「聚沙成塔」結果 | TechNews 科技新報


太陽其實不是火爆浪子!大型閃焰是小磁重連事件「聚沙成塔」結果

歐洲太空總署(ESA)主導的 Solar Orbiter 太空船,首次直接觀測到如「雪崩式」磁性能量釋放機制,也就是連鎖式磁重連。這項發現指出,大型閃焰(solar flare)並非單一瞬間爆發,而是由一連串微小磁重連事件逐步引發。最初微弱擾動會短時間迅速放大並相互連鎖,最終釋放出巨量能量。觀測也顯示,這場日冕磁重連驅動的能量釋放過程,即使主要爆發階段結束,日冕仍會沿磁力線持續出現向下回落的電漿體團塊,彷彿「電漿雨」。

這項研究來自 Solar Orbiter 於 2024 年 9 月 30 日近距離飛掠太陽時,某次大型事件取得的極高解析度觀測。極紫外影像儀以每 2 秒更新速度,捕捉到僅數百公里尺度的磁場結構變化,並結合其他儀器,從日冕一路追蹤到太陽可見表面。這讓科學家得以回溯日冕磁重連啟動、最終表現為太陽閃焰的能量釋放事件。主爆發階段開始前約 40 分鐘的演化過程,首次看到能量如何逐步累積並走向失穩。

▲ 擷取 Solar Orbiter 觀測到的大型太陽閃焰過程關鍵,從最初扭曲絲狀磁場到磁力線增亮,再到連鎖磁重連和主能量釋放階段。這些高解析度影像讓科學家看到「雪崩式磁重連」是如何在日冕累積與擴散,最終驅動閃焰事件。

最新影像顯示,事件進入主爆發階段前,一道由扭曲磁場與電漿構成的絲狀結構已存在,並連接至持續增亮的磁力線區域。新磁力線束會在短短數秒內不斷出現、纏繞並變得不穩定,之後開始斷裂與重新連結,觸發更多重連事件,形成雪崩式的連鎖反應。最終,絲狀結構劇烈噴發並高速翻捲,整個日冕磁能釋放系統進入主爆發階段,可清楚看到沿著結構分布的高解析度磁重連亮點。

同步紫外線與 X 光觀測顯示,這些連續重連事件會將磁能快速轉移至周圍電漿,使粒子加速至接近光速的一半,並在太陽大氣留下快速下落的「電漿雨」痕跡,即使主爆發階段結束後仍會持續一段時間。這項成果不僅首次單一大型日冕磁能釋放事件證實雪崩式磁重連模型的適用性,也為理解高能粒子來源與太空天氣預報提供關鍵線索,顯示這類事件的核心引擎,其實是由小而大的磁性能量連鎖釋放。

(本文由 台北天文館 授權轉載;圖片來源:ESA

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