近报 -21版:新知-2017年08月25日

　　北京时间8月22日凌晨,美国迎来了日全食狂欢,这不仅是今年全球唯一一次日全食,也是近一个世纪日全食再次跨越美国东西海岸。在两分钟的黑暗中,他们将看到太阳外部的光度极度微弱的大气——日冕,以及沉浸在日冕中被称为日珥的红色羽状物质。
　　从20世纪40年代开始,天文学家就已经知道,日冕比太阳的表面要热一百万度。然而,沉浸于其中的日珥却与光球有着几乎相同的温度。这两个观测现象都同样令人困惑。为什么在温度5500K的光球以外存在着一个百万度高温的日冕?日珥是如何在热的日冕中形成并维持的?
　　科学家已经提出了许多猜测和解释,但在细节上却争论不休,并未达成共识。而且,随着观察资料质量的不断提高,问题似乎变得越来越复杂。
炙热的日冕
　　发现日冕具有百万度高温经历了几个不同的阶段。早在1869年,天文学家就独立地在日全食观测中发现了日冕光谱中存在着一条无法证认的谱线。60年后,物理学家Bengt　Edlén证认出许多原先无法证认的“冕线”实际上源自高度电离的铁、镊等金属,而要想产生这些离子必须要一百万到五百万度的高温。
　　与此同时,1958年Eugene　Parker预言,高温的日冕必然会向外膨胀并形成太阳风。1959年的苏联卫星观测和1962年的美国卫星观测很快证实了这一预言,在地球附近测到了速度高达700km/s的太阳风。
　　科学家们相信,加热日冕和加速太阳风的能量极有可能来自于太阳表面以下的对流层。
　炙热日冕中的冷日珥
　　与热的、稀薄的日冕对应的是漂浮其中的日珥。1842年,也是在一次日全食观测中,Francis　Baily　观测到日珥并不随着月亮的移动而移动,因此他推测日珥是太阳大气的一部分。
　　利用辐射转移模型,我们可以计算日珥的温度、密度、压强、电离度等参数,甚至估算日珥的质量。基于紫外光和白光波段的光谱诊断,可以推算出日珥的温度为6000—8000K,虽然这些密度比光球低了百万倍,但却比周围的日冕大了100—1000倍。
　　1908年Hale首先发现了太阳上存在强磁场,1950年HaroldBabcock和Horace　Babcock父子发明了能够测量太阳表面弱磁场的磁像仪。通过磁像仪观测,科学家发现日珥通常位于光球磁中性线的上方。日冕中,日珥和其周围的冕环之间存在着一个被称为暗腔的结构。对这些在高密度日珥之上的被磁场隔离开的低密度热区域的作用目前仍存在争议。
　　通常认为,磁场支撑了日珥,使其没有因为重力的影响而坠落。磁场还起到了使日珥与周围热的日冕之间绝热的作用。同时,等离子体还被“冻结”于磁场中,使得物质只能沿着磁力线方向自由运动。
　　高分辨率观测发现,暗条实际上由许多细丝组成,而目前的模型仍然难以解释为何会形成那些几近垂直的、能够跨越几个重力标度而不会坠落的细丝。
　　日珥通常会在其磁通道笼中保持数天甚至数周的稳定,但最终它们中的大多数还是会爆发,进入日冕和行星际空间。在爆发前的几个小时,它们通常会缓慢上升,然后进入一个快速加速阶段,并最终以100—1000　km/s的速度飞离太阳。这一系列过程通常被认为是一个日珥和其周围日冕结构失去平衡所导致。携带了周边日冕物质的爆发日珥,可以将磁场和大量的等离子体物质带到日地空间,从而形成最引人注目的太阳活动事件之一:日冕物质抛射。
未来诚可待
　　对于太阳物理学家来说,这是一个激动人心的时代。NASA　计划于2018　年发射的Parker太阳探针探测器和欧洲宇航局的太阳轨道探测器将飞到比以往任何太空飞船更接近太阳的地方。在地面上,位于夏威夷的4m口径的Daniel　K.　Inouye太阳望远镜将于2018年完工,成为世界上最大的太阳望远镜。这些和其他下一代仪器都无疑给太阳物理学家们带来了诸多期待。通过新仪器提供的精湛的观察结果,并加之数值模拟进展,研究人员可以期望在解决日冕是如何加热到数百万度高温以及日珥是如何在这种高温环境中产生和生存等问题取得深入进展。
据中国物理学会期刊网
　　科学家破解恒星爆炸之谜

　　澳大利亚国立大学日前宣布,该校科学家参与的一项研究发现,一个在银河系流浪的小型星体很可能是数百万年前一个双星系统内的白矮星引发的大爆炸崩出来的一枚“弹片”。这能帮助人们更好地理解恒星爆炸的原因,从而更好地研究宇宙的加速扩张。
　　白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色,体积比较小,因此被命名为白矮星。
　　据参与研究的澳大利亚国立大学教授利利娅·费拉里奥介绍,在白矮星质量达到太阳的1.4倍时,会发生热核爆炸,导致白矮星全部或部分毁灭,全部毁灭时会产生最为强烈、最为明亮的Ia型超新星。Ia型超新星亮度统一,可以作为衡量宇宙扩张的标准参照。
　　白矮星为何会发生爆炸?目前有两种理论。一种认为,两颗白矮星结合形成了一个新的超高密度的白矮星,另一种认为白矮星吞噬其巨星伴侣的物质。费拉里奥表示,他们的研究成果对第二种理论提供了支持,这种理论认为白矮星吞噬其巨星伴侣,直到白矮星爆炸成为一颗超新星。
　　澳大利亚国立大学的科学家与捷克、德国、匈牙利、美国、加拿大等国同行合作,使用多个望远镜观察了一枚Ia型超新星的爆炸剩余部分——代号为LP　40-365的“弹片”,这枚“弹片”以极高的速度穿过了银河系。研究人员对其建立了数学模型,确定其特征,包括其密度、温度和化学构成。
　　在此研究基础上,研究人员认为,在一个双星系统内,一个高密度的白矮星攫取其巨星伴侣上的物质,随着白矮星攫取物质越来越多,导致情况失控,强烈的热核爆炸摧毁了双星系统。这枚相当于小型恒星大小的爆炸碎片被抛到宇宙中,并飞行了数百万年。　　据新华社