2024-05-08 20:35 来源：本站编辑
一项新的研究报告称，科学家已经捕获了迄今为止从太阳探测到的最具能量的辐射，这一无法解释的发现挑战了我们恒星内部运作的模型。
天文学家目睹了我们的恒星发出的伽马射线，这是光的最高能量形式，比我们在地球上看到的可见阳光强一万亿倍。这种恒定的伽马射线流——它不会对地球上的生命构成威胁——比基于太阳行为模型的预期要亮得多，这就提出了关于激发辐射光的机制的新问题。
太阳主要在光谱的红外线、可见光和紫外线波段发光，尽管最近来自先进伽玛射线望远镜的观测表明，我们的恒星可能在更高的能量上活跃。为了追踪这些线索，科学家们用高海拔水切伦科夫(HAWC)观测站对太阳进行了六年的观测，该观测站位于墨西哥普韦布洛附近休眠火山的山峰之间，海拔4100米。
令他们惊讶的是，HAWC的研究人员发现了第一个超过1太电子伏(TeV)的太阳伽马射线，这是一种能量单位，只在宇宙最高能量的领域中可见。根据周四发表在《物理评论快报》上的一项研究，研究小组表示，他们的观察“加深了太阳盘发射的神秘面纱”，并“强调需要一个修订的框架来解释来自太阳的伽马射线在TeV范围内的异常过剩”。
“太阳是多信使天体物理学中研究最广泛的来源之一，”研究小组在研究中说。“它可以通过电磁波谱的直接观测来详细探测，”除了间接的方法，比如日震学。
然而，太阳的高能辐射挑战了现有的模型，”研究人员说。“需要决定性的新探测器来解决这些难题，而高能观测尤为重要。”
考虑到这一点，HAWC团队试图用他们独特的天文台探测太阳能量范围的上限。与传统望远镜不同，HAWC由300个大型水箱组成，每个水箱含有200公吨纯净水，由一个复杂的传感器网络监控。
这个不寻常的探测器被设计用来捕捉伽马射线和其他来自宇宙中能量最高的领域的信使，包括宇宙射线，这是一种穿越太空的神秘的超级带电粒子。
“HAWC是少数几个能够在TeV范围内观测太阳的探测器之一，”研究小组在研究中说。“它的大视野和高寿命分数允许在太阳穿越天空时连续曝光。”
HAWC的合作主要集中在起源于太阳系之外的高能现象，但在美国宇航局的费米伽玛射线太空望远镜观测到太阳伽玛射线发射在千兆电子伏特(GeV)范围内后，该团队决定研究太阳，这比TeV的发射低1000倍。科学家们认为，这些明亮的伽马射线是宇宙射线从遥远的边界撞击太阳并与太阳表面下的粒子相互作用时产生的，尽管这些相遇的确切细节尚不清楚。
这项新研究是基于2014年11月至2021年1月之间的一次曝光，得出了一个为期六年的高能太阳观测数据集。太阳的活动周期为11年，其中包括最小活动期和最大活动期，其特征是强烈的耀斑、频繁的太阳风暴和大量的太阳黑子。尽管在HAWC的观测期间，太阳处于太阳周期中最安静的阶段，但它仍在发射能量高达10 TeV的破纪录的伽马射线，为我们熟悉的恒星打开了一扇全新的窗户。
没有人知道是什么导致了这种强大的光芒，我们在过去的几十年里才开发出合适的工具来观察它。也就是说，伽马射线的神秘起源可能会被未来的研究揭开，这些研究将重点放在太阳强大的磁场上，这可能在高能辐射的产生中起着重要作用。
研究小组表示:“观测到的通量几乎比预期的太阳边缘通量高出两个数量级，这表明磁场在调节和增强通量方面发挥了重要作用。”
研究人员总结道:“在最高能量下探测太阳是理解宇宙射线在日球层传播的关键，特别是解决费米观测到的意外明亮的GeV伽马射线发射的难题。”“我们用HAWC进行的TeV观测表明，太阳仍然是一个异常明亮的伽马射线源，能量非常高。”
