太阳大气中幽灵阴影的来源终于被确定了

现在，对于太阳耀斑期间观测到的太阳大气层中坠落物质的神秘阴影，我们或许终于有了一个解释。

上图：2015年6月18日，在一场耀斑中看到了超级拱廊下行流。

这些神秘的阴影条纹首次被发现是在1999年，当时被称为“向下移动的黑暗空洞”，科学家们认为与引发太阳爆发的磁场相互作用有关。现在，太阳物理学家发现事实并非如此。相反，这些“超级拱廊下行流”现象是太阳等离子体中流体相互作用的结果。

这种现象与在超新星遗迹的激波界面上观察到的结构非常相似，在超新星遗迹中，不稳定性也会导致长长的指状结构。这一发现将有助于我们更好地理解我们动荡太阳的狂野行为。

其实，这种结构可能与太阳磁场有关的想法是合理的，因为太阳极其复杂和混乱的磁场是产生耀斑的源头。

我们的恒星是一个由热得令人难以置信的等离子体组成的旋转的、湍流的球体，这是一种由带电粒子组成的流体，它们与电磁力强烈相互作用。由于太阳是球体，赤道表面的旋转速度比两极快。这导致太阳磁场变得混乱，进而在整个太阳上产生强大的局域磁场，打开了产生耀斑的太阳黑子。

在这些局部磁场中，磁力线会变得混乱。 在太阳耀斑的根部，相反的线连接、折断和重新连接。 强大的电流片也横跨核心太阳耀斑区域。 这种磁重联导致能量释放和电子加速到相对论速度。

哈佛和史密森天体物理中心的天文学家凯西·里夫斯说：“在太阳上，会有很多磁场指向各个不同的方向。最终，磁场会被推到一起，以太阳耀斑的形式重新配置并释放大量能量。这就像拉伸一根橡皮筋，然后从中间剪断一样。它承受着压力，拉伸得很薄，所以它会反弹。”

嵌入扇状结构中的“超级拱廊下行流”与磁流体动力学模拟中预测的重联流出非常相似 —— 导电流体的运动。 但是，有一个巨大的问题：它们比模拟的流出速度慢约 15%，科学家们发现这很难解决。

由哈佛和史密森尼天体物理中心的天文学家沈成才（音译）领导的一组研究人员，想要找出这种奇怪差异的根源，因此他们拍摄并仔细研究了来自NASA太空太阳动力学观测站的下降流图像。

然后，他们对太阳耀斑进行了模拟，并与观测数据进行了比较。他们发现，磁重连并不是造成大部分阴影的原因。

相反，当磁重联下行流遇到耀斑的闭合磁场环时，它们会产生终止冲击。研究人员指出，在激波终止点下方的湍流界面区域，自发形成了上拱流，这是不同密度的流体相互作用的结果，比如油和水。

这个界面区域类似于超新星残骸中夹在两个正向和反向冲击之间的区域，在那里也可以发现指状的结构。

天文学家凯西·里夫斯告诉我们：“那些黑暗的指状空洞，实际上是没有等离子体的。那里的密度比周围的等离子体低得多。”

结果显示，界面区域可能比我们想象的更复杂，这可以帮助我们理解太阳耀斑期间磁能是如何释放的。该团队计划继续进行太阳现象的3D模拟，以进一步研究。

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