一項新的研究報告稱，科學(xué)家已經(jīng)捕獲了迄今為止從太陽探測到的最具能量的輻射，這一無法解釋的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了我們恒星內(nèi)部運作的模型。

天文學(xué)家目睹了我們的恒星發(fā)出的伽馬射線，這是光的最高能量形式，比我們在地球上看到的可見陽光強一萬億倍。這種恒定的伽馬射線流——它不會對地球上的生命構(gòu)成威脅——比基于太陽行為模型的預(yù)期要亮得多，這就提出了關(guān)于激發(fā)輻射光的機制的新問題。

太陽主要在光譜的紅外線、可見光和紫外線波段發(fā)光，盡管最近來自先進伽瑪射線望遠鏡的觀測表明，我們的恒星可能在更高的能量上活躍。為了追蹤這些線索，科學(xué)家們用高海拔水切倫科夫(HAWC)觀測站對太陽進行了六年的觀測，該觀測站位于墨西哥普韋布洛附近休眠火山的山峰之間，海拔4100米。

令他們驚訝的是，HAWC的研究人員發(fā)現(xiàn)了第一個超過1太電子伏(TeV)的太陽伽馬射線，這是一種能量單位，只在宇宙最高能量的領(lǐng)域中可見。根據(jù)周四發(fā)表在《物理評論快報》上的一項研究，研究小組表示，他們的觀察“加深了太陽盤發(fā)射的神秘面紗”，并“強調(diào)需要一個修訂的框架來解釋來自太陽的伽馬射線在TeV范圍內(nèi)的異常過剩”。

“太陽是多信使天體物理學(xué)中研究最廣泛的來源之一，”研究小組在研究中說?！八梢酝ㄟ^電磁波譜的直接觀測來詳細探測，”除了間接的方法，比如日震學(xué)。

然而，太陽的高能輻射挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的模型，”研究人員說?！靶枰獩Q定性的新探測器來解決這些難題，而高能觀測尤為重要。”

考慮到這一點，HAWC團隊試圖用他們獨特的天文臺探測太陽能量范圍的上限。與傳統(tǒng)望遠鏡不同，HAWC由300個大型水箱組成，每個水箱含有200公噸純凈水，由一個復(fù)雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

這個不尋常的探測器被設(shè)計用來捕捉伽馬射線和其他來自宇宙中能量最高的領(lǐng)域的信使，包括宇宙射線，這是一種穿越太空的神秘的超級帶電粒子。

“HAWC是少數(shù)幾個能夠在TeV范圍內(nèi)觀測太陽的探測器之一，”研究小組在研究中說?！八拇笠曇昂透邏勖?jǐn)?shù)允許在太陽穿越天空時連續(xù)曝光?！?/p>

HAWC的合作主要集中在起源于太陽系之外的高能現(xiàn)象，但在美國宇航局的費米伽瑪射線太空望遠鏡觀測到太陽伽瑪射線發(fā)射在千兆電子伏特(GeV)范圍內(nèi)后，該團隊決定研究太陽，這比TeV的發(fā)射低1000倍。科學(xué)家們認(rèn)為，這些明亮的伽馬射線是宇宙射線從遙遠的邊界撞擊太陽并與太陽表面下的粒子相互作用時產(chǎn)生的，盡管這些相遇的確切細節(jié)尚不清楚。

這項新研究是基于2014年11月至2021年1月之間的一次曝光，得出了一個為期六年的高能太陽觀測數(shù)據(jù)集。太陽的活動周期為11年，其中包括最小活動期和最大活動期，其特征是強烈的耀斑、頻繁的太陽風(fēng)暴和大量的太陽黑子。盡管在HAWC的觀測期間，太陽處于太陽周期中最安靜的階段，但它仍在發(fā)射能量高達10 TeV的破紀(jì)錄的伽馬射線，為我們熟悉的恒星打開了一扇全新的窗戶。

沒有人知道是什么導(dǎo)致了這種強大的光芒，我們在過去的幾十年里才開發(fā)出合適的工具來觀察它。也就是說，伽馬射線的神秘起源可能會被未來的研究揭開，這些研究將重點放在太陽強大的磁場上，這可能在高能輻射的產(chǎn)生中起著重要作用。

研究小組表示:“觀測到的通量幾乎比預(yù)期的太陽邊緣通量高出兩個數(shù)量級，這表明磁場在調(diào)節(jié)和增強通量方面發(fā)揮了重要作用?！?/p>

研究人員總結(jié)道:“在最高能量下探測太陽是理解宇宙射線在日球?qū)觽鞑サ年P(guān)鍵，特別是解決費米觀測到的意外明亮的GeV伽馬射線發(fā)射的難題。”“我們用HAWC進行的TeV觀測表明，太陽仍然是一個異常明亮的伽馬射線源，能量非常高?！?/p>