NASA太阳动力学天文台捕捉到强大的X3.3级太阳耀斑

NASA太阳动力学天文台捕捉到强大的X3.3级太阳耀斑 2024 年 2 月 9 日，美国国家航空航天局的太阳动力学天文台（Solar Dynamics Observatory）拍摄到了这幅太阳耀斑图像从右下方的亮光中可以看到。图像显示的是极紫外光的一个子集，它突出显示了耀斑中的极热物质，并被染成了茶色。图片来源：NASA/SDO太阳耀斑是太阳表面能量的突然爆发。这些现象是由太阳黑子附近的磁场线缠结、交叉或重组引起的。释放的能量横跨整个电磁波谱，从无线电波到 X 射线和伽马射线。太阳耀斑根据其 X 射线波长的亮度分为：X、M、C、B 和 A 级，其中 X 级耀斑最为强烈。等级后面的数值进一步细化了其强度，数值越大表示事件越严重。因此，X3.3耀斑（如 2024 年 2 月 9 日观测到的耀斑）代表太阳能量的大量释放。太阳耀斑对地球的影响各不相同。虽然耀斑本身主要释放电磁辐射，但对地球产生实际影响的往往是相关的日冕物质抛射（CME）。这些巨大的太阳风和磁场爆发可在一到三天内到达地球，可能导致地磁暴。在极端情况下，这些风暴会扰乱卫星运行、电信、导航系统，甚至电网。此外，太阳耀斑和集合放射粒子会增强地球极光，在两极附近形成壮观的自然光秀。太阳动力学天文台（SDO）的艺术家概念图。资料来源：NASA/戈达德太空飞行中心概念图像实验室美国国家航空航天局的太阳动力学天文台在监测和研究太阳活动方面发挥着至关重要的作用。SDO于2010年2月11日发射升空，是NASA"与星共存"（LWS）计划的一部分，旨在了解太阳变化的原因及其对地球的影响。该观测站提供多个波长的近实时太阳图像，提供有关太阳耀斑、太阳黑子和其他太阳现象的宝贵数据。SDO 能够以高清晰度连续观测太阳，这使科学家能够以前所未有的详细程度研究太阳大气，从而帮助预测可能影响地球的空间天气事件。SDO 最近捕捉到的 X3.3 太阳耀斑凸显了太阳的动态和强大本质。虽然太阳耀斑是太阳生命周期中的常见现象，但对其进行研究对于了解和减轻其对现代技术和通信系统的潜在影响至关重要。通过像 SDO 这样的天文台的辛勤工作，人类可以更好地应对和驾驭空间天气带来的挑战，保护我们的技术基础设施，确保我们的社会更有弹性地抵御恒星的异动。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家揭示300年前消防车灭火方法背后的物理学原理

科学家揭示300年前消防车灭火方法背后的物理学原理 1725 年的纽沙姆（Newsham）消防车激发了作者研究温德凯瑟尔效应的灵感，并捕捉到了压力下稳定水流这一经久不衰的技术背后的物理学原理。图片来源：图片由威廉斯堡殖民地基金会提供消防创新一个里程碑式的进步是发明了"吸水蠕虫"，即连接在手动水泵上的皮管。后来又出现了 Windkessel，它是木制马车底部的一个舱室，可以压缩空气，通过软管持续抽水，形成稳定的水流。受 1725 年一台消防车的启发，作者在 AIP 出版社出版的《美国物理学报》上发表文章，分析了压力室的 Windkessel 效应，以捕捉这项广泛应用、经久不衰的技术背后的物理学原理。作者特雷弗-利普斯科姆（Trevor Lipscombe）说："在几个世纪前的书籍和论文中，隐藏着许多引人入胜的物理问题！最近，我们一直在研究如何将基本流体力学应用于生物系统，并在医学期刊上发现了一个常见的描述：心脏就像一个Windkessel，这就引出了一个问题：Windkessel 究竟是什么？顺藤摸瓜，我们找到了关于洛夫廷的'吸水蠕虫'装置的描述，并在纽沙姆的消防车中发现了一种救生应用。"物理学和消防设备为了确定哪些因素对温德凯瑟尔效应影响最大，作者比较了试验室的初始状态、水桶队的注水速度（容积流入量）、压力形成的时间长度以及对输出流量的影响。利普斯科姆说："面对洛夫廷的设计或纽沙姆的消防车，物理学家想要理清其中涉及的基础科学仅仅因为它就在那里。这是物理学的乐趣所在。同时，这也是教学的一个方面。我们的文章建立了一个简单的模型，展示了纽沙姆消防车是如何工作的。我们在一定程度上回答了'我什么时候会用到这些东西'的问题"。接下来，作者计划研究心脏-主动脉系统中涉及的生理 Windkessel。"伯努利定律、理想气体定律和等温膨胀的知识是我们建立模型来探索这个装置如何工作的三个要素，"利普斯科姆说。"但是，如果我们能更好地理解这个系统，我们就可以研究那些重要的参数，看看改变这些参数会如何改进这个装置"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

宇宙第一批恒星留下的独特耀斑可以被新一代太空望远镜探测到

宇宙第一批恒星留下的独特耀斑可以被新一代太空望远镜探测到 多年来，科学家们一直在寻找"第三族群"恒星的直接证据，这些恒星是宇宙大爆炸后几亿年点亮宇宙的第一代恒星。这些第一代恒星由早期宇宙的原始气体形成，在宇宙演化和后代恒星的发展过程中发挥了至关重要的作用。据预测，"第三族群"恒星在其他方面也与众不同。预计它们比地球太阳和其他更年轻的恒星质量更大、温度更高；它们的寿命也更短。然而，这些首批恒星尚未被观测到。研究人员说，找到它们的关键在于寻找它们留下的耀斑。约瑟夫-S-和索菲亚-S-弗鲁顿（Joseph S. and Sophia S. Fruton）天文学讲座教授、耶鲁大学文理学院（FAS）物理学教授普里亚姆瓦达-纳塔拉詹（Priyamvada Natarajan）说："詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebb Space Telescope）最近探测到的第一批黑洞表明，它们也是与第一批恒星同时出现的。"纳塔拉詹说："我们意识到，距离黑洞太近的群体III恒星被撕裂时产生的焰火应该可以被探测到。"艺术家描绘的潮汐扰动事件。图片来源：Ralf Crawford/太空望远镜科学研究所在这项新研究中，研究人员提出，如果一颗"第三族群"恒星遭遇黑洞，由此产生的"潮汐破坏事件"（TDE）黑洞将恒星撕裂将产生一个特别明亮的耀斑足够明亮和持久，足以跨越数十亿光年到达今天的地球。更重要的是，耀斑会有一个可识别的"特征"，天文学家可以辨别出来。"由于高能光子从非常遥远的距离发出，耀斑的时间尺度会因宇宙膨胀而被拉长，"研究小组首席研究员、香港大学天文学家戴瑾说。"这些TDE耀斑将在很长一段时间内升起并衰减，这使它们有别于附近宇宙中太阳型恒星的TDE"。该研究的第一作者、香港大学的 Rudrani Kar Chowdhury 说，重要的是，耀斑的光波长也被拉长了。她说："TDE发出的光学和紫外线在到达地球时会被转换成红外线波长。"这种红外光可以被探测到，美国国家航空航天局的两个旗舰任务 - 詹姆斯·韦伯太空望远镜和即将发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜都有能力探测红外线发射即使是在很远的地方。"罗曼具有同时观测大面积天空和窥探早期宇宙深处的独特能力，这使它成为探测这些波普III TDE耀斑的一个很有前途的探测器，"Natarajan说。"这可能是我们推断第三族群恒星存在的唯一方法"。研究人员说，这种发现在未来十年是有可能实现的。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

四个太阳耀斑同时爆发 日冕物质抛射即将轰击地球

四个太阳耀斑同时爆发 日冕物质抛射即将轰击地球 多个耀斑同时爆发叫做“交感太阳耀斑”，是多个太阳黑子同时进入太阳表面上方的巨大磁场环而引发的。它通常只涉及两个耀斑，但此次却同时有四个，在人类观测史上尚属首次。交感太阳耀斑的强度从小爆发到最高的X级不等，这次的威力还没有确定，但因为数量太多、覆盖太广，所产生的日冕物质抛射可能会明显冲击地球，尤其是在地球磁极附近引发更壮观的极光现象。这次爆发，可能标志着新一轮太阳活跃期的提前到来。 ... PC版： 手机版：

2017年以来最强太阳耀斑爆发 中国夸父一号拍到了

2017年以来最强太阳耀斑爆发 中国夸父一号拍到了 “夸父一号”卫星2022年10月9日发射，2023年9月正式交付给中国科学院紫金山天文台管理，进入在轨科学运行阶段，累计记录约500TB原始太阳观测数据。“夸父一号”卫星全称先进天基太阳天文台（ASO-S），核心科学目标是“一磁两暴”，即太阳磁场、太阳耀斑、日冕物质抛射，后两者是太阳上两类最剧烈的爆发现象。据介绍，第25太阳活动周预计在今年下半年至明年上半年进入极大期。今年1月1日至2月23日，太阳已经发生6个X级耀斑。其中，1月1日爆发了X5.0级耀斑，2月22日至23日连续爆发了3个X级耀斑。“夸父一号”较好地观测到了这些大的太阳爆发，其中硬X射线成像仪提供了目前地球视角唯一的太阳硬X射线成像和像谱观测，观测质量达到国际一流水平；莱曼阿尔法太阳望远镜上的全日面成像仪提供了莱曼阿尔法波段唯一的全日面成像，白光望远镜、双波段日冕仪对耀斑及日冕物质抛射的观测也显现出观测波段和视场的独特性；全日面矢量磁像仪获得了耀斑区域视线方向上的高精度磁图。目前，基于“夸父一号”观测结果的研究正在深入展开，首批观测研究成果将以专刊形式发表在国际学术刊物上。▲最近3个X级耀斑（22日X1.8级耀斑、22日X1.7级耀斑和23日X6.3级耀斑）发生时“夸父一号”白光望远镜拍摄到的影像▲最近3个X级耀斑（22日X1.8级耀斑、22日X1.7级耀斑和23日X6.3级耀斑）发生时“夸父一号”太阳全日面成像仪拍摄到的影像▲X6.3级耀斑发生时“夸父一号”全日面矢量磁像仪拍摄到的影像 ... PC版： 手机版：

远古耀斑的回声：天文学家揭秘银河系的"安静怪物"Sgr A*

远古耀斑的回声：天文学家揭秘银河系的"安静怪物"Sgr A* Sgr A*是距离地球最近的超大质量黑洞，距离地球26000光年。由于黑洞强大的引力，研究附近的环境非常困难。它扭曲了附近天体的视线，使它们难以被观测到。不过，通过观察黑洞耀斑对附近分子云的影响，还是有办法做到这一点的。天文学家最近发现了数百年前未知耀斑的回声，这些耀斑早在有望远镜观测之前就已经发生了。这些回声表明，Sgr A* 吞噬物质的频率相当高。密歇根州立大学研究员格蕾丝-桑格-约翰逊（Grace Sanger-Johnson）通过筛选十年来的 X 射线数据，从银河系中央超大质量黑洞Sgr A* 发现了九个以前未被发现的 X 射线耀斑。这张十多年前公布的 NASA 图像显示了一个 X 射线耀斑的例子。图片来源：NASA/JPL-Caltech密歇根州立大学的两位研究人员格雷斯-桑格-约翰逊和杰克-尤特详细研究了耀斑及其光回波。他们的发现表明，在非常遥远的过去，当Sgr A*摄取物质时，Sgr A*曾有过活动。该活动产生的X射线辐射从Sgr A*经过数百年的传播，反弹到附近的分子云并使其变亮。这产生的光回波又经过了大约26000年才到达地球。因此，当 Uteg 和 Sanger 研究这些耀斑和光回波时，他们实际上是在观察过去。利用 NuSTAR 搜寻 Sgr A* X 射线耀斑桑格-约翰逊分析了十年来的数据，寻找Sgr A*的饮食习惯所产生的X射线耀斑。在搜索过程中，她又发现了九次此类爆发的证据。耀斑通常非常引人注目。由于耀斑非常明亮，天文学家有机会研究黑洞周围的直接环境。桑格-约翰逊研究的数据来自NuSTAR 任务。它的目标是高能 X 射线和伽马射线辐射。这些辐射通常来自星系中心的活跃区域、超新星爆炸和其他活跃事件。桑格-约翰逊收集和分析的数据现已成为Sgr A耀斑的数据库。"我们希望通过建立这个Sgr A耀斑数据银行，我们和其他天文学家能够分析这些X射线耀斑的特性，并推断出超大质量黑洞极端环境内部的物理条件，"桑格-约翰逊说。天文学家确实从其他观测中了解到 Sgr A* 星的爆发。这是美国国家航空航天局的成像 X 射线极化探测器和钱德拉 X 射线天文台的观测结果。IXPE和钱德拉数据的结合帮助研究人员确定，在分子云中发现的X射线光来自人马座A*大约200年前的一次爆发。资料来源：钱德拉：NASA/CXC/SAO；IXPE：NASA/MSFC/F.Marin et al; Sonification Credit: NASA/CXC/SAO/K.Arcand, SYSTEM Sounds (M. Russo, A. Santaguida)追踪耀斑的回声在桑格-约翰逊研究NuSTAR数据的同时，本科生研究员杰克-尤特格（Jack Uteg）也在研究黑洞周围的活动。他分析了一个被称为"桥"的巨型分子云20年来的数据。这些数据来自NuSTAR和欧洲航天局XMM-牛顿天文台的观测。桥"靠近 Sgr A*，通常不会发出自己的光。因此，当它在X射线中变亮时，天文学家们就注意到了。他说："我们看到的亮度很可能是Sgr A*去X射线爆发的延迟反射。我们在 2008 年左右首次观测到亮度的增加。然后，在接下来的12年里，来自大桥的X射线信号持续增加，直到2020年达到峰值亮度。"Uteg 的工作帮助天文学家确定了 Sgr A* 在 X 射线中比现在亮大约五个数量级。这种变亮表明我们的中央超大质量黑洞很可能吞噬了附近的气体云，亮度还揭示了其他特性。他说："我们关注这团气体云变亮的一个主要原因是，它能让我们确定过去 Sgr A* 爆发的亮度。"NuSTAR 航天器示意图，该航天器有一根 30 英尺（10 米）长的桅杆，将光学模块（右）与焦平面上的探测器（左）隔开。这种分隔对于探测 X 射线的方法来说是必要的。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院Sgr A*的光回声揭示了什么？得益于它们的工作，天文学家有了另一种方法来解决在黑洞周围观测的困难。她说："耀斑和焰火都能照亮黑暗，帮助我们观测到通常无法观测到的东西。这就是为什么天文学家需要知道这些耀斑发生的时间和地点，这样他们就可以利用这些光来研究黑洞的环境。"天文学家们知道黑洞会不定期地吞噬附近的物质，但这些发现有助于他们确定黑洞吞噬物质的频率，以及由此产生的耀斑对附近邻域的影响。MSU 助理教授张硕（Shuo Zhang）是这两项研究的团队负责人，他表示，关于这些耀斑发生的频率以及过去发生过多少耀斑，还有很多问题。张说："这是我们第一次为我们的超大质量黑洞周围的分子云构建了一个长达24年的变异性，这个分子云已经达到了它的X射线光度峰值。它使我们能够了解到 Sgr A* 在大约 200 年前的活动情况。我们在MSU的研究团队将继续这种'天体考古游戏'，进一步揭开银河系中心的神秘面纱。"MSU 团队的这些工作成果在美国天文学会 2024 年夏季会议上做了介绍。改编自最初发表在《今日宇宙》上的一篇文章。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：