從太陽的洞中觀察到的罕見氦同位素

在太陽大氣層中打開的一個巨大的大洞已被確定為一種稀有的氦同位素的驚人豐富的來源。

2023 年 10 月下旬，太陽被記錄到噴出大量的氦 3——這是有史以來從太陽系中心恒星中噴出的最大數(shù)量。

在進(jìn)行調(diào)查后，天文學(xué)家將源頭追溯到從日冕洞邊緣發(fā)射的噴流，這是一次罕見的太陽噴發(fā)的一部分，該噴發(fā)只含有較輕的元素。

“這種稀有的同位素比更常見的氦-4 輕一個中子，在我們的太陽系中是稀缺的——以大約 2,500 個氦-3 離子的比例存在，”天體物理學(xué)家 Radoslav Bu?ík 解釋道美國西南研究所的。

“然而，太陽能射流似乎優(yōu)先加速³他獲得高速或高能量，可能是由于其獨(dú)特的電荷質(zhì)量比。

氦 4 是迄今為止最常見的氦同位素。它組成了大約四分之一宇宙中所有正常物質(zhì)的質(zhì)量。宇宙中豐富的大部分氦 3 和氦 4 被認(rèn)為是在宇宙大爆炸后的瞬間.在兩者中，較小的同位素豐度要低得多。

通常，氦-3 由大約0.002% 的太陽能風(fēng).太陽射流可以將氦-3 提升到太陽大氣中通常濃度的 10,000 倍左右。

然而，在 2023 年 10 月 24 日和 25 日，歐洲航天局和美國宇航局的太陽軌道飛行器天文臺檢測到氦 3 從太陽呼嘯而去，其濃度是太陽大氣中正常濃度的 180,000 倍，其速度高于流出中的大多數(shù)其他物質(zhì)。

在那些日子里，太陽天文臺記錄了太陽表面存在一個大的日冕洞。冠狀孔是太陽日冕或大氣中形成磁場間隙的臨時區(qū)域。它們在可見光下看不到，但在紫外線和 X 射線圖像中它們看起來相當(dāng)暗。這是因?yàn)檫@些斑塊中的等離子體比周圍的材料更冷且密度更低。

由于磁場比平時泄漏更多，太陽風(fēng)可以更容易地逃逸，將帶電粒子高速推向太空。在這個特殊冠狀洞的邊緣，Bu?ík 和他的同事發(fā)現(xiàn)了一種高度準(zhǔn)直的等離子體流，稱為太陽能噴射作為太陽粒子事件的來源，其中包括高豐度的氦-3。

“令人驚訝的是，這個區(qū)域的磁場強(qiáng)度很弱，更典型的是安靜的太陽能區(qū)域，而不是活躍的區(qū)域。”Bu?ík 說.“這一發(fā)現(xiàn)支持了早期的理論，即氦-3 富集更有可能在湍流最小的弱磁化等離子體中?！?/p>

這架特殊噴氣式飛機(jī)更有趣的是它中的其他內(nèi)容。太陽粒子事件，其中粒子在日冕中或從日冕加速，可能含有高濃度的氦-3;但無論氦-3 含量如何，它們通常都含有高濃度的其他較重元素，從氖到鐵。

在 2023 年 10 月的太陽粒子事件中，鐵沒有顯著增加。相反，流出的元素豐富，如碳、氮、硅和硫。1999 年至 2023 年間，只有 19 次其他太陽粒子事件具有類似的化學(xué)特征。

一種可能性是此類事件很少見。另一種可能性是它們相當(dāng)常見，它們通常非常微弱，而且我們只是離太陽不夠近，無法看到和測量它們。

太陽軌道飛行器大約位于地球和太陽之間，使其處于一個舒適的位置，可以捕捉到我們最近的恒星神秘爆發(fā)的各種變化。

該研究已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志.

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