最近，美国宇航局的帕克太阳探测器穿越了有史以来最强大的日冕物质抛射之一，为20年来关于日冕物质抛射与行星际尘埃相互作用的理论提供了关键的见解。这种相互作用会影响对地球上的技术至关重要的空间天气预测。图片来源:NASA GSFC/CIL/Brian Monroe

美国国家航空航天局的帕克太阳探测器最近通过了一次强大的日冕物质抛射，提供了开创性的观测结果，支持了一个20年前的理论关于日冕物质抛射与行星际尘埃的相互作用，这对空间天气预测至关重要。

2022年9月5日，美国宇航局的帕克太阳探测器优雅地飞越了有史以来最强大的日冕物质抛射(cme)之一——这不仅是一项令人印象深刻的工程壮举，也是科学界的巨大福音。帕克的日冕物质抛射之旅有助于证明一个20年的理论，即日冕物质抛射与行星际尘埃的相互作用，对太空天气预测有影响。研究结果最近发表在《天体物理学杂志》上。

日冕物质抛射与行星际尘埃的相互作用

2003年的一篇论文推测，日冕物质抛射可能与我们恒星周围轨道上的行星际尘埃相互作用，甚至将尘埃带向外。cme是太阳外层大气或日冕的巨大喷发，有助于驱动太空天气，从而危及卫星，扰乱通信和导航技术，甚至破坏地球上的电网。更多地了解这些事件如何与行星际尘埃相互作用，可以帮助科学家更好地预测日冕物质抛射从太阳到地球的速度，预测地球何时能看到它们的影响。

帕克现在首次观察到这种现象。

马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)的天体物理学家吉列尔莫·斯坦伯格(Guillermo Stenborg)说:“日冕物质抛射和尘埃之间的相互作用在20年前就被理论化了，但直到帕克太阳探测器看到日冕物质抛射像吸尘器一样，清除了路径上的尘埃，才被观察到。”他也是该论文的主要作者。APL建造并操作了这艘飞船。

对行星际尘埃的影响

这种尘埃是由小行星、彗星甚至行星上的微小颗粒组成的，存在于整个太阳系。一种被称为黄道光的微弱光芒，有时在日出之前或日落之后可见，是行星际尘埃云的一种表现。

日冕物质抛射将尘埃一直驱逐到距离太阳600万英里的地方——大约是太阳到水星距离的六分之一——但它几乎立即被漂浮在太阳系中的行星际尘埃补充了。

帕克的现场观测对这一发现至关重要，因为从远处描述日冕物质抛射后的尘埃动力学是具有挑战性的。根据研究人员的说法，帕克的观察还可以为日冕下方的相关现象提供见解，例如日冕中低密度区域引起的日冕变暗，这些区域通常在cme爆发后出现。

2022年9月5日，帕克太阳探测器的太阳探测器宽视场成像(WISPR)相机观测到航天器穿过大规模日冕物质抛射。日冕物质抛射是来自太阳日冕的等离子体和能量的巨大喷发，它驱动着太空天气。来源:NASA/约翰霍普金斯APL/海军研究实验室

Observatio方法和未来的见解

科学家们从帕克的太阳探测器广角成像仪(WISPR)相机拍摄的图像中观察到CME和尘埃之间的相互作用，图像亮度下降。这是因为星际尘埃反射光线，放大了尘埃存在的地方的亮度。

为了定位这种亮度下降的现象，研究小组必须计算几个类似轨道上WISPR图像的平均背景亮度，筛选出由于太阳流光和太阳日冕的其他变化而产生的正常亮度变化。

“帕克以同样的距离绕太阳运行了四次，这使我们能够很好地比较一次又一次的数据，”Stenborg说。“通过消除由于日冕移动和其他现象引起的亮度变化，我们能够隔离由尘埃消耗引起的变化。”

由于科学家们只在9月5日的事件中观察到这种效应，Stenborg和他的团队推断，尘埃消耗可能只发生在最强大的日冕物质抛射中。

然而，研究这种相互作用背后的物理学可能会对空间天气预测产生影响。科学家们刚刚开始了解行星际尘埃会影响日冕物质抛射的形状和速度。然而，需要更多的研究来更好地理解这些相互作用。

帕克号完成了第六次飞越金星，利用金星的引力使自己更接近太阳，在接下来的五次近距离接近中。这发生在太阳自身接近太阳活动极大期的时候，这是太阳11年周期中太阳黑子和太阳活动最丰富的时期。随着太阳活动的增加，科学家们希望有机会看到更多这些罕见的现象，并探索它们如何影响我们的地球环境和行星际介质。

参考文献:《在PSP/WISPR图像中探测日冕洞和日冕物质抛射作为亮度衰减来源的研究》，作者:Guillermo Stenborg, Evangelos Paouris, Russell A. Howard, Angelos Vourlidas和Phillip Hess, 2023年5月31日，《天体物理学杂志》。1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / acd2cf

帕克太阳探测器是美国宇航局“与星共存”计划的一部分，旨在探索太阳-地球系统直接影响生命和社会的各个方面。“与星同行”项目由位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心为华盛顿的美国宇航局科学任务理事会管理。APL为NASA设计、建造和操作该航天器，并管理该任务。