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Sep. 04 2025

太陽閃焰的溫度比先前認為的高出6.5倍

  • 2015年5月5日發生的X2.7級閃焰。照片由NASA太陽動力學天文台 (Solar Dynamics Observatory)拍攝,顯示了171Å與131Å的混和光。圖中以地球為比例尺。Credit: NASA/GSFC/SDO

    2015年5月5日發生的X2.7級閃焰。照片由NASA太陽動力學天文台 (Solar Dynamics Observatory)拍攝,顯示了171Å與131Å的混和光。圖中以地球為比例尺。Credit: NASA/GSFC/SDO

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一項新研究指出,太陽閃焰中的粒子溫度可能比以往認知的高出6.5倍。這項研究為人類對於我們最近恆星的一個長達50年的謎團提供了出乎意料的解答。

太陽閃焰是太陽外層大氣中突然釋放巨大能量的事件,能將局部區域加熱至超過1000萬度。這些劇烈事件會大幅增加到達地球的X射線與輻射,對太空儀器與太空人造成威脅,並影響地球高層大氣。

這項最新研究已於9月3日刊登於《天文物理學快報》(Astrophysical Journal Letters),解釋閃焰如何將太陽電漿加熱至超過1000萬度。太陽電漿由離子與電子組成,新研究主張,太陽閃焰中的離子(帶正電的粒子,占電漿的一半)溫度可以高達6000萬度以上。

離子比電子更熱

這項研究由數學與統計學院的太陽理論講師Alexander Russell博士領導。團隊利用來自其他研究領域的數據,意識到太陽閃焰很可能會將離子加熱得遠比電子強烈。Russell博士表示:「一種名為磁重聯(magnetic reconnection)的過程,會將離子加熱得比電子強烈6.5倍。這似乎是一條普遍適用的物理定律,已經在近地空間、太陽風以及電腦模擬中得到驗證。然而,直到現在,沒有人將這些研究與太陽閃焰聯繫起來。

太陽物理學長久以來假設離子與電子必須具有相同的溫度。然而,當我們以現代數據重新計算後發現,在太陽閃焰的區域,離子與電子的溫度差異可以持續數十分鐘,這讓我們首次有理由認真考慮超高溫離子的存在。更重要的是,這些新的離子溫度與閃焰光譜線的寬度相符,可能解開了一個困擾天體物理學近半世紀的謎團。」

解開50年來的光譜之謎

自1970年代以來,科學家一直困惑為何閃焰光譜線(極紫外與X光特定波段)比理論預期的更寬。過去科學界認為這必須由劇烈的亂流運動造成,但隨著研究進展,亂流的具體性質卻始終難以確定,讓這項假說受到了挑戰。

如今,這項新研究提出了一種範式轉移:閃焰光譜線的異常寬度,可能在很大程度上歸因於離子高溫效應。經過近50年的探索,太陽閃焰光譜之謎或許終於迎來解答。

 

資料來源:Phys.org

原始論文(開放取用):Solar Flare Ion Temperatures, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adf74a

文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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