新研究表明，太陽可能比我們想象的更容易出現耀斑

過去一年里，太陽活動顯著增加。特別是在5月，當月共發(fā)生了350多起太陽風暴、太陽耀斑和地磁風暴。其中包括20年來最強的太陽風暴，這次太陽風暴讓很多更低的緯度的區(qū)域出現了極光，以及自2019年12月以來觀測到的最強太陽耀斑?？紤]到太陽活動對無線電通信、電網、導航系統、航天器及宇航員所構成的威脅，多個機構正積極監(jiān)測太陽的活動，以深入了解其長期行為。

然而，天文學家尚未確定太陽能否產生“超耀斑”，或者這種“超耀斑”的頻率有多高。雖然樹木年輪和千年冰川樣本可以記錄最強的超耀斑事件，但它們無法有效地確定超耀斑的發(fā)生頻率。此外，對太陽活動的直接觀測僅始于太空時代。在一項最新研究中，國際研究團隊采用了一種新的方法。他們通過分析開普勒望遠鏡觀測到的數萬顆類太陽恒星的數據，估算出像太陽這樣的恒星，大約每個世紀會產生一次超耀斑。

這項研究由以下機構共同完成：馬克斯·普朗克太陽系研究所（MPS）、索丹凱萊地球物理觀測站（SGO）、奧盧大學空間物理與天文學研究部門、日本國立天文臺（NAOJ）、科羅拉多大學博爾德分校大氣與空間物理實驗室（LASP）、國家太陽天文臺（NSO）、巴黎-薩克雷原子能與替代能源委員會、巴黎大學，以及多所大學的研究團隊，相關研究論文已發(fā)表于《科學》雜志（Science）。

超耀斑以其釋放的極強輻射而聞名，能量大約為1032爾格，相當于6。2444電子伏特（eV）。作為對比，1859年的卡靈頓事件，這是過去200年中最劇烈的太陽風暴之一。雖然這次太陽耀斑造成了廣泛破壞，導致北歐和北美的電報網絡崩潰，但其釋放的能量僅為超耀斑的百分之一。盡管樹木年輪和冰川樣本記錄了過去發(fā)生的強大事件，但通過同時觀測成千上萬顆恒星，天文學家能夠更深入地了解最強耀斑的發(fā)生頻率。

開普勒太空望遠鏡尤其適用于這個任務，該望遠鏡多年來持續(xù)監(jiān)測著大約10萬顆主序星，尋找周期性亮度下降的跡象，以確定系外行星的存在。這樣的觀測也記錄了無數次太陽耀斑，這些耀斑在觀測數據中表現為短暫而明顯的亮度峰值。正如馬克斯·普朗克太陽系研究所（MPS）主任、論文合著者Sami Solanki教授在MPS新聞發(fā)布中解釋的那樣：

“我們無法在數千年的時間尺度上觀測太陽。然而，我們可以在較短時間內監(jiān)測成千上萬顆與太陽非常相似的恒星的行為。這幫助我們估算超耀斑的發(fā)生頻率?！?/p>

在這項研究中，研究團隊分析了56，450顆開普勒太空望遠鏡觀測過的類太陽恒星，數據主要來自于2009年至2013年。這項工作包括仔細分析圖像，尋找潛在超耀斑的跡象，這些跡象通常僅有幾個像素大小。團隊在恒星的選擇上十分謹慎，僅選擇了表面溫度和亮度與太陽相似的恒星。此外，研究人員還排除了潛在的誤差來源，包括宇宙輻射、瞬態(tài)現象（如小行星或彗星），以及附近其他類型恒星產生的耀斑干擾。

總而言之，開普勒望遠鏡的觀測數據為該研究團組提供了約22萬年內恒星活動的證據。借助這批數據，他們在觀測的2527顆恒星中識別出2889次超級耀斑，平均頻率為每個世紀每顆恒星爆發(fā)一次超級耀斑。而之前的巡天研究識別超級耀斑的平均時間間隔為一千至一萬年，并且無法確定觀測到耀斑的確切來源，同時還必須把研究范圍限制在孤立恒星的活動中。最新的基于開普勒數據的研究工作是目前為止最精確且靈敏的。

以往的工作通過各種間接證據和過去幾十年中的觀測數據，得到了超級耀斑周期更長的結論。在歷史的超級耀斑事件中，每當太陽釋放大量的高能粒子并穿過地球大氣層時，都會產生大量的放射性同位素碳-14（C14）。這種半衰期極長的同位素可以在樹木、冰川中保留數千年以上，讓天文學家能夠識別出歷史上發(fā)生過的劇烈太陽活動以及它們發(fā)生的時間。

通過同位素測年的方法，天文學家在過去的一萬兩千年內識別出5次極端太陽高能粒子風暴和3次疑似活動，表明太陽超級耀斑的活動周期約為1500年。然而，該研究團組聲明過去可能發(fā)生過更加極端的超級耀斑與太陽高能粒子風暴。該論文的共同作者之一，來自Oulu大學的Ilya Usoskin博士指出：“目前我們尚不清楚巨型耀斑是否會伴隨有日冕物質拋射，以及超級耀斑與極強太陽高能粒子風暴之間的具體關系，仍需進一步研究?！?/p>

相關知識：

太陽是位于太陽系中心的一顆恒星。它是一個由核心區(qū)域的核聚變反應加熱的巨大的、近乎完美的高溫等離子體球，其表面輻射出的能量集中在可見光和紅外波段，紫外波段只占約10％。迄今為止，太陽是地球上所有生命最重要的能量來源，也是許多文化的共同信仰，自古以來，它就的、一直是天文學研究的核心主題。太陽繞銀河系中心進行公轉運動，軌道半徑為兩萬四千至兩萬八千光年。

地球與它的距離是一個天文單位（約1億4960萬公里）或者大約8光分。太陽的直徑約為139萬1400公里（或86萬4600英里），是地球直徑的109倍。太陽的質量大約是地球的33萬倍，約占太陽系總質量的99。86％。太陽的質量組成約為73％的氫，25％的氦，剩下的2％為其他各種重元素，包括氧，碳，氖和鐵等。

盡管這項新研究沒有指出下一次超級耀斑將在何時發(fā)生，它的結論依然需要我們警惕。作為研究的共同作者之一，來自馬克思·普朗克太陽系研究所（MPS）的NatalieKrivova博士指出?！靶碌臄祿嵝盐覀儯幢闶悄切┳顒×业奶柣顒右彩撬淖匀滑F象?！迸c此同時，準備的最好方式是定期地監(jiān)測太陽，以確保能夠準確預報并事先發(fā)出預警。到2031年，這將由歐洲航天局的“守夜”探測器項目支持，MPS在其偏振和磁成像儀（PolarimetricandMagneticImager，PHI）的建設中提供幫助。

相關知識

超級耀斑是在恒星上觀測到的劇烈爆發(fā)，它的能量可高達典型太陽耀斑的一萬倍。這類恒星滿足使它們能夠被視為類太陽恒星的條件，并被認為將在相當長的時間內保持穩(wěn)定。最初的九顆候選恒星經過了多種方式的探測，但開展系統性研究，在開普勒太空望遠鏡發(fā)射前是不可能的，這臺望遠鏡在很長的時間內以非常高的精度監(jiān)測了大量類日恒星。這表明少部分恒星發(fā)生劇烈的爆發(fā)。

在許多情況下，在同一顆恒星上會發(fā)生多次爆發(fā)事件。較年輕的恒星更有可能爆發(fā)，但強烈的爆發(fā)現象在太陽類似時期的恒星上被觀測到。

對耀斑現象的最初解釋解釋是通過假設有巨大行星在非常接近的軌道上運行，以至于行星與恒星的磁場有連接。行星的軌道會扭曲磁場線，直到這種不穩(wěn)定的狀態(tài)導致磁場能以耀斑形式釋放。然而，并沒有這樣的行星凌日而被開普勒太空望遠鏡觀測到，這一理論也已被廢棄。

所有超級耀斑恒星都表現出準周期性的亮度變化，這被解釋為巨大的黑子隨恒星自轉出現。光譜學研究發(fā)現，光譜線是色球層活動的明確指標，色球層活動與強烈而分布廣泛的磁場有關。這表明超級耀斑與普通的太陽耀斑只是在強度上有區(qū)別。

科學家正在嘗試通過極地冰中的硝酸鹽濃度、歷史上的極光觀測記錄，以及能由太陽高能粒子產生的放射性同位素來探測過去的超級耀斑事件。盡管已經通過樹木年輪中的碳—14記錄找到三次可能的超級耀斑事件以及數次候選事件，我們仍然無法明確的將它們與超級耀斑事件聯系起來。

太陽的超級耀斑將會造成巨大的影響，尤其是它以多重爆發(fā)的形式發(fā)生時。因為這樣的多重爆發(fā)能夠在與太陽有著相同年齡、質量以及組成的恒星發(fā)生，我們不能排除太陽發(fā)生這樣事件的可能，但是我們目前沒有發(fā)現在過去的一萬年里發(fā)生過太陽耀斑的跡象。然而，類太陽的超級耀斑恒星非常罕見，且它們的磁場活動比太陽劇烈得多。如果太陽耀斑真的發(fā)生，它可能在一個明確的時期，這段時期僅占據太陽時間很小的一部分比例。

BY：universetoday

FY：Astronomical volunteer team

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翻譯：天文志愿文章組-協作翻譯小分隊

聯合署名：Laniakea，灰喵，馬鹿，

審核：天文志愿文章組-

排版：零度星系

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自：https://www./170108/new-research-indicates-the-sun-may-be-more-prone-to-flares-than-we-thought/

本文由天文志愿文章組- Laniakea,灰喵,馬鹿翻譯自文章作者Jeffrey L. Hunt的作品,如有相關內容侵權,請在作品發(fā)布后聯系作者刪除.

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