欧空局和美国国家航空航天局(NASA)的新太阳观测任务“太阳轨道飞行器”(Solar Orbiter)发布的第一批图像显示,在距离我们最近的恒星表面附近,无处不在的微型太阳耀斑,被称为“营火”。
根据这项任务背后的科学家的说法,看到以前没有详细观察到的现象,暗示了太阳轨道器的巨大潜力,它刚刚完成了被称为调试的技术验证的早期阶段。
“这些只是第一张图片,我们已经可以看到有趣的新现象,”欧空局的太阳轨道器项目科学家丹尼尔·穆勒(Daniel Müller)说。“我们从一开始就没有预料到会有这么好的结果。我们还可以看到我们的十台科学仪器是如何相辅相成的,提供了太阳和周围环境的整体图景。“。
太阳轨道器于2020年2月10日发射,搭载了六台拍摄太阳及其周围环境图像的遥感仪器或望远镜,以及四台监测航天器周围环境的现场仪器。通过比较这两套仪器的数据,科学家们将深入了解太阳风的产生,太阳风是来自太阳的带电粒子流,影响整个太阳系。
太阳轨道器任务的独特之处在于,没有其他航天器能够从更近的距离拍摄太阳表面的图像。
第一组图像中显示的营火是由极端紫外线成像仪(EUI)从太阳轨道器的第一近日点拍摄到的,近日点是其椭圆轨道上距离太阳最近的一点。当时,飞船距离太阳只有7700万公里,大约是地球与恒星距离的一半。
EUI仪器的首席研究员、比利时皇家天文台(ROB)的大卫·伯曼斯(David Berghmans)说:“营火与我们从地球上可以观测到的太阳耀斑没有什么关系,小数百万或10亿倍。”EUI仪器拍摄了太阳大气层下层(即所谓的日冕)的高分辨率图像。“乍一看,太阳可能看起来很安静,但当我们仔细观察时,我们会发现随处可见那些微型耀斑。”
科学家们还不知道营火是只是大耀斑的微型版本,还是由不同的机制驱动。然而,已经有理论认为,这些微型耀斑可能促成了太阳上最神秘的现象之一-日冕加热。
法国天体物理研究所(IAS)的EUI联合首席研究员弗雷德里克·奥切尔(Frédéric Auchère)说:“这些营火本身完全无关紧要,但综合它们对整个太阳的影响,它们可能是太阳日冕加热的主要贡献。”
日冕是太阳大气层的最外层,延伸数百万公里进入外层空间。它的温度超过一百万摄氏度,比太阳表面高出一个数量级,为5500摄氏度。经过几十年的研究,加热日冕的物理机制仍然不完全清楚,但识别它们被认为是太阳物理学的“圣杯”。
欧空局太阳轨道器项目副科学家Yannis Zouganelis说:“显然,现在下结论还为时过早,但我们希望,通过将这些观测结果与我们其他仪器的测量结果联系起来,当太阳风经过航天器时,我们最终将能够回答其中一些谜团,”欧洲航天局太阳轨道器项目副科学家雅尼斯·佐加内利斯(Yannis Zouganelis)说。
极化和日震成像仪(PHI)是太阳轨道器上的另一台尖端仪器。它对太阳表面的磁力线进行高分辨率测量。它被设计用来监测太阳上的活跃区域,这些区域具有特别强的磁场,可以产生太阳耀斑。
在太阳耀斑期间,太阳释放出高能粒子的爆发,增强不断从恒星散发到周围空间的太阳风。当这些粒子与地球磁层相互作用时,它们可能会引起磁暴,从而扰乱地面的电信网络和电网。
位于德国哥廷根的马克斯·普朗克太阳系研究所(Max Planck Institute For Solar System Research)所长、PHI首席研究员萨米·索兰基(Sami Solanki)说:“目前,我们正处于太阳非常安静的11年太阳周期的一部分。”“但由于太阳轨道飞行器与太阳的角度与地球不同,我们实际上可以看到一个从地球上看不到的活跃区域。这是第一次。我们一直无法测量太阳背面的磁场。“。
这些磁图显示了太阳表面的太阳磁场强度是如何变化的,然后可以与现场仪器的测量结果进行比较。
西班牙Astrofísica de Andalucía研究所的PHI联合首席研究员何塞·卡洛斯·德尔·托罗·伊涅斯塔(Jose Carlos Del Toro Iniesta)说:“PHI仪器正在测量表面的磁场,我们在EUI上看到了太阳日冕中的结构,但我们也试图推断出进入太阳轨道器所在的星际介质的磁力线。”
然后,太阳轨道器上的四个原位仪器可以描述经过航天器时的磁力线和太阳风。
伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室(University College Mullard Space Science Laboratory)的克里斯托弗·欧文(Christopher Owen)是“原位太阳风分析器”的首席研究员,他补充说:“利用这些信息,我们可以估计太阳风的那个特定部分是在太阳的什么地方发射的,然后使用任务的全套仪器来揭示和理解太阳上不同区域运行的导致太阳风形成的物理过程。”
丹尼尔补充说:“我们都对这些第一张照片感到非常兴奋--但这仅仅是个开始。”“太阳轨道飞行器已经开始了一次内太阳系的盛大旅行,并将在不到两年的时间里离太阳更近。最终,它将接近4200万公里,几乎是太阳到地球距离的四分之一。“。
NASA戈达德太空飞行中心太阳物理科学部主任、NASA太阳轨道器项目科学家霍莉·吉尔伯特(Holly Gilbert)评论道:“第一批数据已经证明了空间机构之间成功合作的力量,以及一组不同的图像在揭开太阳的一些奥秘方面的有用性,”霍利·吉尔伯特(Holly Gilbert)是美国宇航局戈达德太空飞行中心(NASA Goddard Space Flight Center)和太阳轨道器项目(Solar Orbiter Project)科学家。
太阳轨道器是欧空局和美国宇航局之间的一项国际合作的空间任务。欧空局19个成员国(奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、意大利、爱尔兰、卢森堡、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和联合王国)以及美国航天局为科学有效载荷和/或航天器提供了捐助。这颗卫星是由英国的主承包商空中客车防务和太空公司制造的。