2013年和2015年之間在不同伽馬射線強度下看到的太陽（圖片來源:uux.cn/阿西奧利和奧蘭多2024 &美國國家航空航天局/SDO/杜伯斯坦）
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：如果太陽科學家還不急于在2024年太陽活動達到頂峰時觀察太陽，一個新發(fā)現(xiàn)的太陽太陽伽馬射線謎題將加強這種愿望。
在檢查美國國家航空航天局費米太空望遠鏡14年來的活動數(shù)據(jù)時，一組研究人員發(fā)現(xiàn)，高峰伽馬在2013年和2014年的助于之謎上一次太陽活動高峰期，太陽兩極地區(qū)爆發(fā)出的射線高能伽馬射線輻射比預期高10倍。
眾所周知，即將解開太陽在所有波長的太陽太陽電磁輻射下都會發(fā)光，包括伽馬射線，活動但這種輻射預計會均勻分布在整個太陽表面。高峰伽馬在極地地區(qū)探測到高活動的助于之謎團隊目前無法解釋這種不平衡。
團隊負責人、射線天體物理和空間科學研究所研究員布魯諾·阿西奧利在一份聲明中說:“對太陽伽馬射線發(fā)射的即將解開研究代表了一個新的窗口，可以調(diào)查和了解我們恒星大氣層中發(fā)生的太陽太陽物理過程。”
“在兩極產(chǎn)生這些過度現(xiàn)象的活動過程是什么？也許還有其他機制產(chǎn)生伽馬射線，超出了宇宙射線與太陽表面的相互作用。”
每個太陽周期都描述了太陽磁場活動的周期性變化，持續(xù)時間約為11.5年，其特點是出現(xiàn)了一個稱為太陽活動極大期的劇烈活動期，太陽表面分布著更多的太陽黑子，更多的太陽耀斑，以及更多的大量等離子體流出，稱為日冕物質(zhì)拋射（CME）。
從2019年12月開始的當前太陽周期（第25太陽周期）即將到來的太陽活動高峰期，可能有助于解釋為什么在上一個周期的活動高峰期間，太陽在其兩極的伽馬射線中更亮。
了解太陽在這些最大值時的行為可以幫助科學家更好地預測由太陽耀斑和太陽流出物驅(qū)動的太空天氣，這些耀斑和太陽流出物可能會破壞地球上的電力和通信基礎(chǔ)設(shè)施，并可能損壞衛(wèi)星和威脅宇航員。
用美國國家航空航天局的費米太空望遠鏡觀測一個完整的太陽周期
阿西奧利和同事們使用的數(shù)據(jù)是費米的伽馬射線捕捉儀器在2008年8月至2019年1月期間收集的，涵蓋了一個完整的太陽周期，從一個周期的太陽最小值到太陽最大值再到下一個太陽最小值。
為了理解這些數(shù)據(jù)，該團隊開發(fā)了一種工具，可以將來自太陽的伽馬射線與背景天空中其他來源的高能輻射區(qū)分開來。這導致太陽伽馬射線事件被整合到一個400至700天的窗口中，該窗口可以在14年的觀測期間內(nèi)滑動，以專注于特定時間的伽馬射線活動。

美國國家航空航天局費米望遠鏡環(huán)繞地球觀測來自太陽的高能伽馬射線。（圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局/羅伯特·李）
盡管太陽發(fā)出所有波長的光，但99%的光是以紫外線、可見光和紅外線的形式發(fā)出的。我們的恒星發(fā)出的能量高得多的伽馬射線輻射來自太陽耀斑、太陽冕，以及在較小程度上來自光球?qū)樱馇驅(qū)颖凰缮⒌卣J為是太陽表面。
團隊負責人、天體物理和空間科學研究所研究員布魯諾·阿西奧利在聲明中說:“太陽受到來自銀河系以外各個方向的接近光速的粒子的沖擊。”“這些所謂的宇宙射線是帶電的，并被太陽磁場偏轉(zhuǎn)。那些與太陽大氣相互作用的粒子會產(chǎn)生伽馬射線雨。”
科學家們從理論上推斷，這些伽馬射線雨將在整個太陽上均勻產(chǎn)生。與此相反，阿西奧利及其同事的研究結(jié)果表明，太陽磁場在較高海拔發(fā)生了一些變化，加劇了兩極的伽馬射線輸出。
研究人員還探測到了另一種伽馬射線不對稱現(xiàn)象，這次是在兩極之間，與產(chǎn)生的伽馬射線光子的能量有關(guān)。
阿西奧利補充說:“在南極，能量較高的光子（20至150千兆電子伏特）發(fā)射過剩，而大多數(shù)能量較低的光子來自北極。”
兩極的伽馬射線輻射特別集中在2014年6月，當時太陽磁極發(fā)生逆轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象大約每隔11.5年在太陽活動高峰期發(fā)生一次。
“我們發(fā)現(xiàn)的結(jié)果挑戰(zhàn)了我們目前對太陽及其環(huán)境的理解，”團隊成員、的里雅斯特大學科學家埃琳娜·奧蘭多說。“我們證明了太陽伽馬射線發(fā)射的不對稱性與太陽磁場翻轉(zhuǎn)的強烈相關(guān)性，這揭示了太陽天文學、粒子物理學和等離子物理學之間可能的聯(lián)系。”
了解太陽釋放伽馬射線的方式和位置與太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射更加頻繁期間我們恒星的活動之間的聯(lián)系，可能會導致更好的空間天氣預報。
阿西奧利補充說:“在2024年和接下來的一年里，我們將經(jīng)歷一個新的太陽極大期，太陽磁極的另一次反轉(zhuǎn)已經(jīng)開始。”“我們預計到2025年底將重新評估磁場逆轉(zhuǎn)后兩極的伽馬射線輻射是否會過剩。”
奧蘭多還表示，該團隊的發(fā)現(xiàn)為更多地關(guān)注來自太陽的伽馬射線提供了有力的證據(jù)。
“我們已經(jīng)找到了解開這個謎團的鑰匙，這表明了未來應(yīng)該采取的方向。費米望遠鏡將在未來幾年運行并觀察太陽是至關(guān)重要的，”她說。
阿西奧利總結(jié)說:“如果高能輻射確實攜帶了有關(guān)太陽活動的信息，那么下一次任務(wù)應(yīng)該計劃提供有關(guān)太陽伽馬射線輻射的實時數(shù)據(jù)。”
該團隊的研究發(fā)表在《天體物理學雜志》上。

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