2017年底在现有太阳黑子旁边的太阳表面爆发了一个巨大新磁场区域，磁能的强烈碰撞产生了一系列强有力太阳耀斑，在地球上造成了动荡的太空天气条件。这是新泽西理工学院现在开放的扩展欧文斯谷太阳能阵列(EOVSA)射电望远镜，捕获到的第一批每时每刻耀斑。在《科学》期刊上发表的一项研究中，记录这些图像的太阳能科学家，有史以来第一次准确地确定了爆炸释放的能量，将喷出的等离子体加热到10亿摄氏度。

　　通过在微波光谱中收集的数据，已经能够提供耀斑点火后直接演变的磁场强度定量测量，并跟踪其转化为其他能量形式的情况（动能、热能和超热）为耀斑爆炸通过日冕的5分钟行程提供动力。到目前为止，在耀斑或其他大规模喷发期间，日冕磁场的这些变化只是间接量化，例如根据在光球处测量的磁场外推，光球处的磁场是在白光中看到的太阳表层。

　　这些外推不能在足够短的时间内，精确测量位置和时间尺度上磁场的动态局部变化，从而无法表征耀斑的能量释放。新泽西理工学院日地研究中心的著名物理学研究教授、论文作者格雷戈里·弗莱什曼(Gregory Fleishman)说：我们已经能够精确定位日冕中磁能释放的最关键位置，这是第一批捕捉到耀斑微物理的图像，在小空间和时间尺度上发生的详细过程链，使能量转换成为可能。通过测量该区域磁场能量的衰减和电场的同时强度，研究人员能够证明：

　　这两者符合能量守恒定律，因此能够量化驱动太阳耀斑的粒子加速度，包括相关的喷发和等离子体加热。这些基本过程与发生在最强大天体物理源中的过程相同（包括伽马射线爆发），也与基础研究和实际聚变能量实验室实验中发生的过程相同。由于13个天线协同工作，EOVSA可以在一秒钟内拍摄1-18 GHz范围内数百个频率的照片，包括光学、紫外线、X射线和无线电波长。这种观察耀斑机制的增强能力，为研究我们太阳系中最强大喷发开辟了新的途径。

　　这些喷发是由太阳表面磁力线的重新连接点燃，并由日冕中储存的能量提供动力。新泽西理工学院著名物理学教授、EOVSA主任、该论文的合著者戴尔·加里(Dale Gary)指出：微波发射是唯一对日冕磁场环境敏感的机制，所以独特、高频率EOVSA微波光谱观测是能够发现磁场快速变化的关键。这种测量之所以可能，是因为在日冕磁场中运动的高能电子主要在微波范围内发射磁敏辐射。在EOVSA观测之前，无法看到高能粒子在其中加速的广阔太空区域。

　　然后可以通过耀斑喷发驱动的强大冲击波进一步加速，如果耀斑喷发指向地球，可能会摧毁航天器并危及宇航员。耀斑加速的粒子与冲击波加速粒子之间的联系，是我们理解哪些事件是良性的，哪些是构成严重威胁的重要一环。在扩大后的阵列开始运行仅两年多后，它就自动生成太阳的微波图像，并将其日常提供给科学界。随着太阳活动在11年的太阳周期中增加，它们将被用来提供第一张每日日冕磁力图，即太阳表面上方1500英里处的磁场强度图。

　　博科园｜研究/来自：新泽西理工学院

　　参考期刊《科学》

　　DOI: 10.1126/science.aax6874

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