科学家在太阳黑子上方发现了类似地球上极光的射电爆发。这张图中的粉紫色条纹代表了无线电发射，高频无线电信号是粉红色的，更接近太阳黑子，低频是紫色的。细线表示太阳黑子上方的磁场线。太阳黑子是太阳底部的黑暗区域。来源:余思杰

　　科学家们已经发现了来自太阳的持续射电爆发，类似于地球的极光，为太阳和恒星现象开辟了新的研究途径。

　　美国国家航空航天局资助的一个科学家小组发现，太阳发出的持久无线电信号与地球上的极光(北极光和南极光)相似。

　　在距离太阳黑子25000英里(40000公里)的地方——太阳上一个相对寒冷、黑暗、磁场活跃的区域——探测到的这种射电暴以前只在行星和其他恒星上被观察到。

　　纽瓦克新泽西理工学院的于思杰(Sijie Yu)说:“这种太阳黑子的射电辐射是首次探测到这种辐射。”他是《自然天文学》(Nature Astronomy) 2024年1月号上一篇报告这一发现的论文的主要作者。这项研究于2023年11月首次在网上发表。

　　这一发现可以帮助我们更好地了解我们自己的恒星，以及产生类似无线电发射的遥远恒星的行为。

　　洞察太阳和恒星现象

　　太阳经常发出持续几分钟或几小时的短射电暴。但是Yu的团队使用新墨西哥州的Karl G. Jansky甚大阵列探测到的射电暴持续了一个多星期。

　　这些太阳黑子射电爆发还有其他特征，比如它们的光谱(或不同波长的强度)和偏振(无线电波的角度或方向)，它们更像地球极地和其他有极光的行星产生的无线电发射。

　　2016年4月11日，美国宇航局太阳动力学观测站拍摄了这张图片，科学家在左上角的大黑子上方发现了类似极光的射电爆发。图片来源:NASA/太阳动力学观测站

　　在地球(以及木星和土星等其他行星)上，当太阳粒子被地球磁场吸引并被拉向磁力线汇聚的两极时，夜空中就会出现极光。当这些粒子加速向极地移动时，它们会产生频率在几百千赫兹左右的强烈无线电辐射，然后与大气中的原子相撞，从而发出极光。

　　Yu团队的分析表明，太阳黑子上方的射电爆发可能是以类似的方式产生的——当高能电子被太阳黑子上方的汇聚磁场捕获并加速时。不过，与地球极光不同的是，太阳黑子发出的射电爆发频率要高得多——从数十万千赫兹到大约100万千赫兹。“这是太阳黑子磁场比地球磁场强几千倍的直接结果，”余说。

　　扩大对恒星活动的了解

　　类似的射电辐射此前也曾在某些类型的低质量恒星中被观测到。这一发现提出了一种可能性，即除了先前提出的极地极光之外，类似极光的无线电发射可能来自这些恒星上的大斑点(称为“星斑”)。

　　“这一发现令我们兴奋不已，因为它挑战了现有的太阳射电现象概念，并为探索太阳和遥远恒星系统中的磁活动开辟了新的途径，”余说。

　　美国宇航局戈达德太空飞行中心的太阳物理学家和太阳无线电研究员Natchimuthuk Gopalswamy说:“美国宇航局不断增长的太阳物理学队非常适合继续研究这些射电暴的来源区域。”“例如，太阳动力学观测站持续监测太阳的活跃区域，这可能会导致这种现象。”

　　与此同时，Yu的团队计划重新检查其他的太阳射电暴，看看是否有类似于他们发现的类似极光的射电暴。“我们的目标是确定之前记录的一些太阳爆发是否可能是这种新发现的辐射的实例，”Yu说。

　　有关这项研究的更多信息，请参见在太阳黑子上方发现的神秘的类似极光的无线电发射。

　　参考文献:“探测太阳黑子上方持久的类似极光的射电辐射”，作者:于思杰、陈斌、Rohit Sharma、Timothy S. Bastian、Surajit Mondal、Dale E. Gary、罗颖杰和Marina Battaglia, 2023年11月13日，《自然天文学》。DOI: 10.1038 / s41550 - 023 - 02122 - 6

　　Yu团队的研究得到了美国宇航局早期职业研究者计划(ECIP)的部分支持，该计划授予了新泽西理工学院。