能量是如何从太空中混沌电磁场转化为太阳风的(图文)

访客 宇宙探索 2019-03-18 15:56:21

据国外媒体报道,目前,研究人员直接测量到能量如何从太空中混沌电磁场转化为太阳风。

之前科学家认为,“朗道阻尼(Landau damping)”过程负责给太阳风中的电子提供能量,并使星际空间温度升高。目前来自美国宇航局人造卫星观测数据已测量到该过程,并证实了该结论。英国伦敦玛丽女王大学(QMUL)科学家表示,这项发现有助于我们更好地理解太阳风穿越太空中如何加热。

美国耶鲁大学克里斯多夫__斯波尔丁(Christopher Spalding)模拟了太阳系早期状况,并假设恒星的太阳风比现在更加强烈,因为太阳更加活跃,自转速度更快,这可能有助于形成地球

太阳风是来自太阳的带电粒子流,或被称为等离子体,充满了我们整个太阳系。理解太阳风中这些粒子对于研究星际物质、存在于太空中的辐射以及黑洞周围等离子体盘是至关重要的。

之前科学家认为,“朗道阻尼(Landau damping)”过程负责给太阳风中的电子提供能量,并使星际空间温度升高。目前来自美国宇航局人造卫星观测数据已测量到该过程,并证实了该结论

该研究主要作者、伦敦玛丽女王大学克里斯多夫·陈(Christopher Chen)博士说:“等离子体是目前宇宙中最丰富的可见物质形式,通常是一种叫做湍流的高度动荡、明显混沌状态。”

这种湍流将能量转移至等离子体粒子上,导致这些粒子加热并载有能量,从而使得湍流和相关加热现象在宇宙中非常普遍。研究小组在这项研究中使用了美国宇航局磁层多尺度探测器(MMS)的高分辨率测量数据以及一种最新开发的数据分析技术。

MMS探测器位于太阳风中,并测量流经的磁场和粒子流。“朗道阻尼”是一种负责将电磁波能量传递至太阳风等离子体带电粒子的现象。这一过程最初是由诺贝尔奖得主、物理学家列夫·朗道(Lev Landau)发现的。

当时,朗道发现电磁波穿过等离子体(离子和电子组成的离子化气体),这些带电粒子的速度与电磁波相同。来自电磁波的能量随后被太阳风的带电粒子吸收,从而在“朗道阻尼”过程中降低了电磁波自身能量。

“朗道阻尼”过程之前已被测量过,但是迄今还不知道它是否适用于太空中复杂等离子体。在整个宇宙之中,物质处于能量充沛的等离子体状态,其高温环境远超出之前的预期。

例如:日冕温度是太阳表面温度的数百倍,科学家仍在试图揭晓其中的谜团。克里斯多夫博士说:“在这项研究中,我们首次直接测量到自然产生天体物理等离子体过程中湍流加热现象。同时我们还证实了一种新分析技术,它是一种可以用于探测能量等离子体的工具,也可以用于等离子体行为不同特征的后续研究。”

除此之外,这项研究还为未来勘测太阳系其它区域的任务奠定了基础。例如:美国宇航局“帕克号”太阳探测器首次开始探索太阳附近的日冕和等离子体环境。目前,这项最新研究报告发表在《自然通讯》杂志上

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