驚！一項研究竟對太陽耀斑標準模型存疑

太陽耀斑是發生在太陽大氣層的極其強烈的現象，其持續時長從幾分鐘到數小時不等。

按照標準的耀斑模型，引發這些爆炸的能量由加速的電子傳遞，這些電子從日冕的磁重聯區域衝向色球層。

當電子和色球層等離子體發生碰撞時，它們會把能量沉積在等離子體裡，致使等離子體受熱並電離。

能量沉積的區域被稱作太陽耀斑“足點”，通常以磁連接對的形式呈現。

最近有一項研究，通過把基於該模型的計算機模擬結果和麥克馬思 - 皮爾斯望遠鏡在太陽耀斑 SOL2014-09-24T17:50 期間所提供的觀測數據作比較，來檢驗標準模型是否有效。該研究重點測量了耀斑中兩個成對色球源紅外發射之間的時間延遲，並且在《皇家天文學會月報》上發表了。

“我們發現望遠鏡的觀測數據和模型預測的行爲之間存在明顯的差異。在觀測數據裡，成對的足點呈現爲色球層的兩個特別明亮的區域，”

“由於入射電子從日冕的同一區域離開，且遵循相似的軌跡，根據模型，這兩個點在色球層中理應幾乎同時發亮，但觀測數據顯示它們之間有 0.75 秒的延遲。”

0.75 秒的延遲或許看起來無足輕重，但研究人員經計算，考慮到所有可能的幾何構型，依據模型，最大延遲應當爲 0.42 秒。實際數字幾乎高出 80%之多。

“我們運用了一種複雜的統計技術來推斷足點對之間的時間延遲情況，並藉助蒙特卡羅方法估算這些值的不確定性。此外，‘通過電子傳輸模擬和輻射流體動力學模擬對結果進行了測試’，西莫伊斯說道。”

“通過部署所有這些資源，我們能夠爲電子在日冕和色球之間的飛行時間以及紅外輻射產生時間構建不同的場景。基於模擬的所有場景所顯示的時間滯後都遠遠小於觀測數據。”

所測試的情景之一是電子在日冕中的螺旋運動和磁捕獲現象。

“使用電子傳輸模擬，我們探索了涉及耀斑足點之間磁場不對稱的情景。我們預計電子穿透色球的時間滯後與足點之間的磁場強度差異成正比，由於磁捕獲效應，這也會加大到達色球的電子數量的差異。

“然而，我們對 X 射線觀測數據的分析表明，足點強度極爲相似，這意味着在這些區域沉積的電子數量相近，從而排除了此爲所觀察到的發射時間滯後的成因，”他說。

輻射流體動力學模擬還顯示，色球層中的電離和複合時間尺度過短，難以解釋這種滯後現象。

“我們模擬了紅外發射時間尺度。我們計算了電子向色球層的傳輸、電子能量沉積以及其對等離子體的影響，包括：加熱、膨脹、氫和氦原子的電離與複合，還有在該位置產生的輻射，這能夠釋放多餘能量，”西莫伊斯說。

“由於氫的電離，致使色球層中的電子密度增加，進而產生了紅外輻射，而氫在等離子體中原本處於中性狀態。”

“模擬顯示，由於加速電子的穿透，電離和紅外輻射幾乎瞬間出現，所以無法解釋足點輻射之間 0.75 秒的延遲。”

總之，依據該模型所模擬的所有過程均無法對觀測數據進行解釋。

研究人員得出的結論在一定程度上是顯而易見的：依照科學方法的要求，太陽耀斑的標準模型需要重新擬定。

“在色球層源之間所觀察到的時間延遲給電子束能量傳輸的標準模型帶來了挑戰。”

較長的延遲表明可能牽涉到其他能量傳輸機制。

諸如磁聲波或傳導傳輸之類的機制或許是解釋所觀察到的延遲所必需的。

爲了全面理解太陽耀斑，應當考慮這些額外的機制，”西莫伊斯說道。