奧斯陸大學(xué)和沃里克大學(xué)的一組研究人員首次在太陽日冕中直接觀測到扭轉(zhuǎn)阿爾夫芬波。這一發(fā)現(xiàn)揭示了電磁波的起源及其在太陽日冕加熱中的作用。

就像一個(gè)池塘一樣，充滿磁化等離子體的太陽大氣可以支撐各種波浪。瑞典等離子體物理學(xué)家漢尼斯·阿爾夫文(HannesAlfvén)于1942年預(yù)測了純電磁波，也就是阿爾夫文波，他后來在1970年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

人們認(rèn)為Alfvén波在加熱太陽外部大氣電暈中起著重要作用。電暈達(dá)到數(shù)百萬度的溫度。但是，太陽的可見表面溫度要低得多，只有6000度。常識(shí)表明溫度應(yīng)該降低，我們離溫暖的物體越遠(yuǎn)。但是，這不適用于太陽大氣。由于其特性，Alfvén波能夠有效地將能量從較低的太陽大氣一直傳輸?shù)饺彰嶂小Ｔ谔柕慕Y(jié)構(gòu)中，它們表現(xiàn)為磁場的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在交替的方向上運(yùn)動(dòng)-這類似于周年紀(jì)念鐘中旋轉(zhuǎn)擺的運(yùn)動(dòng)。然而，眾所周知，它們很難檢測到，因?yàn)樗鼈冎荒茉谔柟庾V中看到來自太陽大氣中原子的發(fā)射。發(fā)射的波長像警笛一樣被波擾動(dòng)，當(dāng)它們通過觀察者時(shí)會(huì)改變其音高。直到現(xiàn)在，還不清楚在日冕中是否存在扭轉(zhuǎn)阿爾夫芬波，或者它們是如何產(chǎn)生的。

太陽磁場在太陽大氣最底層的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)不斷扭曲和編織。如果這種扭曲的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，它可能會(huì)通過稱為磁重新連接的過程爆發(fā)并與周圍的磁場重新連接。由奧斯陸大學(xué)(挪威)的佩特拉·科霍托娃(Petra Kohutova)博士領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地觀察到了發(fā)生在東太陽四肢的此類事件。在噴發(fā)過程中，在磁場中累積的能量被釋放到電暈中，從而超出了磁場平衡，并觸發(fā)了一個(gè)大的扭轉(zhuǎn)Alfvén波。

為了分析這一事件，研究人員結(jié)合了兩個(gè)NASA太空觀測站的數(shù)據(jù)：界面區(qū)域成像光譜儀(IRIS)和太陽動(dòng)態(tài)觀測站(SDO)。他們能夠從太陽光譜中恢復(fù)有關(guān)噴發(fā)期間太陽等離子體運(yùn)動(dòng)的信息，并將其與成像數(shù)據(jù)中看到的動(dòng)力學(xué)聯(lián)系起來。結(jié)合了成像和光譜特征，他們已經(jīng)獲得了產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)波的清晰證據(jù)，該扭轉(zhuǎn)波將磁能從重新連接部位帶入了電暈。

Kohutova博士說：“除了首次直接觀察到日冕中的Alfvén扭轉(zhuǎn)波，我們還證明了磁重聯(lián)會(huì)導(dǎo)致此類波的產(chǎn)生。”

由于較低的太陽大氣充滿了小規(guī)模的扭曲磁結(jié)構(gòu)，因此這種波產(chǎn)生機(jī)制很可能很普遍。

“這是一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槲覀兛梢缘贸鼋Y(jié)論，在太陽大氣中發(fā)生的無處不在的重新連接事件可以激發(fā)全球范圍內(nèi)的Alfvén波，” Kohutova博士繼續(xù)說道。

但是，望遠(yuǎn)鏡必須具有較大的空間和光譜分辨率才能檢測到此類事件。最近在夏威夷建造的世界上最大的4米高的丹尼爾·K·伊努耶(Daniel K. Inouye)太陽望遠(yuǎn)鏡是世界上最大的太陽望遠(yuǎn)鏡，它可能為天文學(xué)家提供日冕加熱難題所缺少的碎片。