科学家首次发现驱动太阳外层大气的神秘波动

这项研究成果于10月24日发表在《自然·天文学》杂志，借助美国国家科学基金会（NSF）位于夏威夷的丹尼尔·K·井上太阳望远镜取得。该发现或能解释太阳外层日冕温度高达数百万度、而表面仅约5500°C的谜题。阿尔芬波是等离子体中的磁振动，由诺贝尔获奖者汉内斯·阿尔芬1942年预言，此前观测到的多为与太阳耀斑相关的大型波，而此次首次捕捉到持续存在的小型扭曲阿尔芬波，可能为太阳提供持续能量。诺森比亚大学的英国研究与创新署未来领袖研究员理查德·莫顿教授领导了研究，他表示：“这一发现结束了自20世纪40年代起对这类波的长期搜寻，我们终于能直接观测到日冕中扭转运动来回扭曲磁力线。”该发现得益于望远镜的低温近红外光谱偏振仪（Cryo-NIRSP），这是研究日冕的最先进仪器，能探测太阳大气精细结构及等离子体微小运动。望远镜4米镜面比以往同类大4倍，由NSF国家太阳天文台运营，是20余年全球合作成果，诺森比亚大学通过英国财团为其可见光宽带成像仪设计相机。莫顿在望远镜测试阶段获观测时间，团队用Cryo-NIRSP追踪日冕中160万摄氏度的铁元素运动，通过他开发的新数据分析方法识别出扭曲波——消除等离子体主导的摇摆运动后，发现了微妙的扭转运动。这类扭转阿尔芬波不同于导致磁结构摇摆的“弯折波”，需光谱法检测，通过测量等离子体朝向/远离地球的移动及磁结构两侧红蓝图案实现。该发现为理解太阳大气运作提供新视角：日冕在日全食可见，温度超百万摄氏度，能推送带电粒子形成太阳风。研究涉及中国北大、比利时鲁汶大学等多国机构，对预测太空天气有实际意义——太阳风磁扰动会干扰GPS、卫星和电网，新波或还能解释NASA帕克太阳探测器发现的太阳风“磁折返”能量爆发。莫顿称：“研究验证了阿尔芬波湍流为太阳大气供能的理论模型，直接观测终于能让模型接受现实检验。”团队预计这将推动对波在日冕中传播和耗能的研究，望远镜的Cryo-NIRSP高质量光谱能力为太阳大气波动物理学开辟新可能。研究获英国研究与创新署未来领袖奖学金、中国国家自然科学基金及欧盟“地平线欧洲”计划支持。这是莫顿今年第三篇阿尔芬波研究论文，此前两篇于2025年4月、6月分别发表在《天体物理学杂志》和《天体物理学杂志通讯》。