從太陽(yáng)的洞中觀察到的罕見氦同位素

在太陽(yáng)大氣層中打開的一個(gè)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(lái)源。

2023 年 10 月下旬，太陽(yáng)被記錄到噴出大量的氦 3——這是有史以來(lái)從太陽(yáng)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(yáng)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(gè)中子，在我們的太陽(yáng)系中是稀缺的——以大約 2,500 個(gè)氦-3 離子的比例存在，”天體物理學(xué)家 Radoslav Bu?ík 解釋道美國(guó)西南研究所的。

“然而，太陽(yáng)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(yáng)能風(fēng).太陽(yáng)射流可以將氦-3 提升到太陽(yáng)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(guó)宇航局的太陽(yáng)軌道飛行器天文臺(tái)檢測(cè)到氦 3 從太陽(yáng)呼嘯而去，其濃度是太陽(yáng)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(yáng)天文臺(tái)記錄了太陽(yáng)表面存在一個(gè)大的日冕洞。冠狀孔是太陽(yáng)日冕或大氣中形成磁場(chǎng)間隙的臨時(shí)區(qū)域。它們?cè)诳梢姽庀驴床坏?，但在紫外線和 X 射線圖像中它們看起來(lái)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(chǎng)比平時(shí)泄漏更多，太陽(yáng)風(fēng)可以更容易地逃逸，將帶電粒子高速推向太空。在這個(gè)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(yáng)能噴射作為太陽(yáng)粒子事件的來(lái)源，其中包括高豐度的氦-3。

“令人驚訝的是，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度很弱，更典型的是安靜的太陽(yáng)能區(qū)域，而不是活躍的區(qū)域?！?a>Bu?ík 說(shuō).“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(yáng)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(wú)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(yáng)粒子事件中，鐵沒(méi)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(yáng)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(yáng)不夠近，無(wú)法看到和測(cè)量它們。

太陽(yáng)軌道飛行器大約位于地球和太陽(yáng)之間，使其處于一個(gè)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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