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太阳轨道飞行器捕获的太阳喷流使稀有氦同位素3 He的含量惊人地增加了 200000 倍，远远超过了有史以来的任何记录。科学家们将其追踪到太阳内部一个磁场异常微弱的安静区域，这颠覆了此前关于太阳粒子加速的假设。
西南研究院的科学家们找到了太阳释放的一种稀有氦同位素有史以来最高浓度的来源。在这张太阳动力学天文台的极紫外图像中，蓝色箭头标记的是位于冕洞边缘（红色轮廓）的一个小亮点，而这正是这一现象的源头。图片来源：NASA/SDO/AIA
更奇怪的是，该事件并未显示出通常的重元素富集，这给研究人员留下了更多的疑问，而非答案。这一发现凸显了近太阳探测任务在解开太阳高能粒子之谜方面的关键作用。
美国国家航空航天局（ NASA） /欧空局（ESA） 太阳轨道飞行器最近探测到太阳释放出一种稀有氦同位素——氦-3（3He），其浓度达到了有史以来的最高水平。为了揭示这一异常事件的源头，由美国西南研究院（SwRI）领导的科学家团队研究了这些粒子是如何加速并释放到太空的。
这些粒子被称为太阳高能粒子（SEP），包括高能质子、电子和重离子。它们通常在太阳耀斑和日冕物质抛射期间产生，并在整个太阳系中传播。
“这种稀有同位素比更常见的氦4轻一个中子，在我们的太阳系中非常稀少——每2500个氦4中大约有一个氦3，”西南研究院的拉多斯拉夫·布契克博士（Dr. Radoslav Bucik）说道，他是一篇描述这一现象的论文的主要作者。“然而，太阳喷流似乎优先将氦3加速到高速度或高能量，这可能是由于其独特的荷质比。”
2020年6月15日，欧空局的太阳探测器“太阳轨道飞行器”首次到达近日点，即其轨道上距离恒星最近的点，距离恒星表面最近距离为7700万公里。图片来源：欧空局/Medialab
布西克表示，这种加速背后的机制尚不清楚，但它通常可以使氦3的丰度提升至太阳大气中通常浓度的1万倍——这种效应在任何其他已知的天体物理环境中都是前所未有的。令人难以置信的是，在这种情况下，太阳轨道飞行器记录到了氦3增强了20万倍。除了丰度高之外，氦3的加速速度还远高于更重的元素。
SwRI团队精确定位了氦3发射的来源。NASA的太阳动力学观测站（SDO）提供了冕洞边缘一处小型太阳喷流的高分辨率图像——冕洞是磁场线通向行星际空间的区域。布西克表示，尽管喷流规模微小，但它显然与SEP事件有关。
“令人惊讶的是，该区域的磁场强度很弱，这更像是平静太阳区域的典型特征，而非活跃区域，”他补充道。“这一发现支持了早期的理论，即3He富集更有可能发生在湍流最小的弱磁化等离子体中。”
此外，此次事件是离子增强不遵循通常模式的罕见案例之一。通常，此类事件会表现出铁等重离子的丰度增加。但在这种情况下，铁并没有增加。相反，碳、氮、硅和硫的丰度明显高于预期。在过去的25年里，科学家们只观测到过19次类似的事件，这凸显了这种现象的罕见性和令人费解的性质。
布西克指出，虽然帕克太阳探测器的位置很有利，但距离太远，无法探测到这一事件。这凸显了在更靠近太阳的地方运行的航天器的重要性，以便探测更多此类微小而有趣的事件，并为深入了解太阳系中这种最不为人知的高能粒子群的加速机制提供宝贵的见解。
编译自/scitechdaily
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