研究人員首次發現太陽日冕內存在小阿爾文扭曲波的直接證據，使太陽物理學取得了巨大的飛躍。這些難以捉摸的磁波在 20 世紀 40 年代首次被理論化，長期以來人們一直懷疑它在變暖太陽外層大氣方面發揮著關鍵作用。
研究結果發表於 10 月 24 日 自然天文學這是利用美國國家科學基金會 (NSF) 位於夏威夷的 Daniel K. Inouye 太陽望遠鏡實現的。科學家們可能終於可以解釋為什麼太陽外日冕的溫度達到數百萬度，而表面仍保持在 5,500°C 左右。
了解阿爾文波及其作用
阿爾文波是穿過等離子體的磁振盪。 1942 年，諾貝爾獎獲得者 Hannes Alfvén 首次預言了這一現象。這些巨大的波浪以前曾見過。這通常與太陽耀斑有關。然而，新的觀測標誌著科學家第一次捕捉到更小、更持久的扭曲的證據，這些扭曲可能為太陽提供持續的能量。
UKRI 未來領袖、諾森比亞大學教授理查德·莫頓 (Richard Morton) 正在領導這項研究。他解釋說：“這一發現結束了對這些波的長期搜索，這些波起源於 20 世紀 40 年代。我們終於能夠直接觀察到這些在日冕中來回扭曲磁場線的扭曲運動。”
井上太陽望遠鏡的技術進步
這一發現是通過 Cryo-NIRSP 實現的，Cryo-NIRSP 是有史以來用於研究太陽日冕的最先進儀器。該儀器由丹尼爾·井上太陽望遠鏡提供動力，可以探測太陽大氣中非常精細的結構。甚至可以測量最輕微的等離子體運動
該望遠鏡的 4 米鏡子比之前任何太陽望遠鏡都要大四倍，使其成為同類設施中最強大的設施。諾森比亞大學由 NSF 國家太陽天文台運營，代表了二十多年來的全球合作，通過英國財團提供支持，該財團為望遠鏡的可見寬帶成像儀設計了相機。它建立在該研究所在太陽能研究方面的堅實基礎之上。
在電暈中追踪過熱鋼
當望遠鏡仍在測試時，莫頓教授被允許進行觀察。他的團隊使用 Cryo-NIRSP 來追踪日冕中鐵的運動，日冕的溫度高達 160 萬攝氏度。
識別難以捉摸的扭曲波的關鍵來自莫頓開發的一種新的數據分析方法。正如他解釋的那樣：“太陽日冕中等離子體的運動以振盪運動為主。這些運動掩蓋了扭曲運動。因此，我必須開發一種方法來消除擺動，以找到扭曲。”
與更熟悉的“扭結”波不同，扭曲的阿爾芬波會導致整個磁結構振盪並在太陽視頻中看到，它會產生輕微扭曲的運動，只能使用光譜學來檢測。這意味著科學家必須測量等離子體如何移向和遠離地球。這會在磁性結構的相對兩側產生紅色和藍色圖案。
揭開太陽熱量和能量的秘密
這一發現為了解太陽大氣層的運作方式提供了新的線索。日冕，在日全食期間可見。可能會超過一百萬攝氏度。它的溫度足以將帶電粒子向外推動，就像覆蓋我們太陽系的太陽風一樣。
這項研究涉及來自北京大學（中國）、魯汶大學（比利時）、倫敦瑪麗女王大學、中國科學院以及美國國家科學基金會夏威夷和科羅拉多州國家太陽觀測站的科學家。這反映了更廣泛的國際努力。
了解阿爾芬波的行為對於預測太空天氣具有實際意義。太陽風引起的磁擾可能會擾亂地球上的 GPS、衛星和電網。這些新觀察到的波可以解釋美國宇航局帕克太陽探測器最近檢測到的“磁反轉”，即太陽風中的能量爆發。
莫頓教授補充道：“這項研究為解釋阿爾文波湍流如何驅動太陽大氣的各種理論模型提供了必要的驗證。” “直接觀察最終使我們能夠根據現實測試這些模型。”
未來的研究和正在進行的發現
研究小組預計這一發現將引發對這些波如何在日冕中傳播和分散能量的進一步研究。 Daniel K. Inouye 太陽望遠鏡的 Cryo-NIRSP 儀器提供高質量光譜的能力為研究太陽大氣中的波物理提供了新的機會。
該研究得到了 UKRI 未來領袖獎學金、中國國家自然科學基金委員會和歐盟地平線歐洲計劃的支持。
這是莫頓教授今年發表的關於阿爾芬波研究的第三份報告。 2025年4月，本報 還觀察到高頻日冕阿爾芬波。 DKIST/冷凍 NIRSP已發布 在天體物理學雜誌上 其次是紙 關于冠狀牙槽波的起源發表於 2025 年 6 月 天體物理學期刊通訊–
