帕克太陽探測器觀察到強大的日冕物質(zhì)拋射“真空吸起”行星際塵埃 _美國

據(jù)美國宇航局：2022年9月5日，美國宇航局的帕克太陽探測器優(yōu)雅地穿越了有史以來最強大的日冕物質(zhì)拋射之一——這不僅是一項令人印象深刻的工程壯舉，也是科學界的一大福音。帕克穿越日冕物質(zhì)拋射的旅程有助于證明一個20年前提出的關(guān)于日冕物質(zhì)拋射與行星際塵埃相互作用的理論，這個理論對空間天氣預(yù)測有一定的意義。該結(jié)果最近發(fā)表在《天體物理學雜志》上。
2003年的一篇論文提出理論，認為CME可能與我們恒星周圍軌道上的行星際塵埃相互作用，甚至將塵埃帶向外。日冕物質(zhì)拋射是太陽外層大氣或日冕的巨大噴發(fā)，有助于推動太空天氣，這可能危及衛(wèi)星，破壞通信和導航技術(shù)，甚至破壞地球上的電網(wǎng) 。更多地了解這些事件如何與行星際塵埃相互作用，可以幫助科學家更好地預(yù)測CME從太陽傳播到地球的速度，預(yù)測地球何時可以看到它們的影響。
帕克現(xiàn)在第一次觀察到了這種現(xiàn)象。
“這些CME和灰塵之間的相互作用在20年前就被理論化了，但直到Parker Solar Probe將CME視為真空吸塵器，清除了它路徑上的灰塵，才被觀察到，”Guillermo Stenborg說，他是位于馬里蘭州勞雷爾的Johns Hopkins應(yīng)用物理實驗室(APL)的天體物理學家，也是該論文的第一作者。APL建造并操作宇宙飛船。
這種塵埃由來自小行星、彗星甚至行星的微小顆粒組成，存在于整個太陽系。一種被稱為黃道光的微弱光芒，有時在日出前或日落后可見，是行星際塵埃云的一種表現(xiàn)形式。
日冕物質(zhì)拋射將塵埃一直轉(zhuǎn)移到距離太陽約600萬英里的地方——約為太陽和水星之間距離的六分之一——但它幾乎立即被漂浮在太陽系中的行星際塵埃補充。
帕克的現(xiàn)場觀測對這一發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要，因為從遠處描述日冕物質(zhì)拋射后的塵埃動力學具有挑戰(zhàn)性。根據(jù)研究人員的說法，帕克的觀察還可以提供對日冕下部相關(guān)現(xiàn)象的深入了解，例如日冕中低密度區(qū)域引起的日冕變暗，這種現(xiàn)象通常出現(xiàn)在CME爆發(fā)之后。
在帕克的太陽探測器寬視場成像儀(WISPR)拍攝的圖像中，科學家觀察到CME和塵埃之間的相互作用降低了亮度。這是因為行星際塵埃反射光線，放大了塵埃所在位置的亮度。

2022年9月5日，帕克太陽探測器的太陽探測器寬視場圖像(WISPR)相機觀察航天器通過大規(guī)模日冕物質(zhì)拋射。日冕物質(zhì)拋射是來自太陽日冕的等離子體和能量的巨大爆發(fā)，驅(qū)動著太空天氣。鳴謝:美國宇航局/約翰霍普金斯大學APL/海軍研究實驗室
為了定位亮度下降的發(fā)生，研究小組必須計算幾個類似軌道上WISPR圖像的平均背景亮度——篩選出由于太陽流光和日冕中的其他變化而發(fā)生的正常亮度變化。
“帕克已經(jīng)以相同的距離繞太陽運行了四次，這使得我們能夠很好地比較一次與下一次的數(shù)據(jù)，”Stenborg說。“通過消除由日冕移動和其他現(xiàn)象引起的亮度變化，我們能夠隔離由塵埃耗盡引起的變化。”
因為科學家們只在9月5日的事件中觀察到這種效應(yīng)，Stenborg和他的團隊推斷塵埃損耗可能只發(fā)生在最強大的CME中。
然而，研究這種相互作用背后的物理學可能會對空間天氣預(yù)測產(chǎn)生影響。科學家們剛剛開始了解行星際塵埃會影響CME的形狀和速度。但是需要更多的研究來更好地理解這些相互作用。
帕克完成了第六次飛越金星的任務(wù)，在接下來的五次接近中，他利用金星的引力將自己甩得離太陽更近。這發(fā)生在太陽本身接近太陽活動高峰期的時候，這是太陽11年周期中黑子和太陽活動最豐富的時期。隨著太陽活動的增加，科學家們希望有機會看到更多這些罕見的現(xiàn)象，并探索它們?nèi)绾斡绊懳覀兊牡厍颦h(huán)境和行星際介質(zhì) 。
帕克太陽探測器是美國國家航空航天局“與星共存”計劃的一部分，旨在探索直接影響生命和社會的日地系統(tǒng) 。“與星共存”項目由馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心為華盛頓的美國宇航局科學任務(wù)理事會管理。APL為美國國家航空航天局設(shè)計、建造和操作宇宙飛船并管理任務(wù) 。
阿什利·休姆約翰·霍普金斯應(yīng)用物理實驗室