最新观测:彗星周围竟然出现怪异的紫外线极光

2020-10-07

北京时间 9 月 23 日消息,据国外媒体报道,极光是地球上层大气层发光电离粒子释放出舞动的光芒,在太阳系内除水星之外其他行星的大气层均存在这种现象,甚至木星的卫星木卫三和木卫二也有极光。

然而,在此之前科学家从未探测到彗星极光,但近期 “罗塞塔”探测器最新观测数据分析表明,67P 彗星周围释放出远紫外线极光辐射。

美国西南研究所物理学家吉姆 · 伯奇说:“我已研究地球极光 50 年时间了,在没有磁场的 67P 彗星附近发现极光是令人惊讶和着迷的。”

极光是由大气层中带电粒子刺激作用下产生的,在地球上,太阳风吹入磁层,并与磁层的带电粒子发生交互作用。这些带电粒子像雨点一样降至上层大气层,沿着磁场线抵达极地,在这里形成涟漪般的光幕。

但是极光在不同天体的作用不同,木卫三和木卫二的极光是由木星磁场相互作用产生的。迄今科学家并未发现金星自身无法形成磁场,但与太阳风的交互过程中产生一个强大到足以形成极光的磁场。

火星大气层非常稀薄,但其微弱的磁场可以产生极光,木星的永久极光并非太阳风所致,而是源自某种亟待发现的神秘机制。

虽然土星的极光环似乎是由太阳风产生的,但部分极光的形成是无法预测的,这仍是一个未解谜团。67P 彗星甚至没有一个 “外借”磁场,但这颗彗星拥有大气层,这是一种被称为彗发的气体外壳,当活跃彗星足够靠近太阳时,它就会将其中的冰升华释放。

“罗塞塔”探测器 “爱丽斯”仪器的远紫外线光谱仪在 67P 彗发中探测到远紫外线辉光,“爱丽斯”仪器的离子、电子传感器(IES)探测到一个更大的惊喜发现——来自太阳风的电子。

西南研究所天文学家乔尔 · 帕克称,最初我们认为 67P 彗星释放的紫外线辐射是一种被称为 “昼光”的现象,是太阳光子与彗星气体相互作用的结果。我们吃惊地发现紫外线辐射是极光,但不是由光子驱动产生,而是由太阳风中的电子驱动。太阳风分解彗发中的水和其他分子,并在彗星附近的环境中加速。

研究小组模拟了一颗微弱逸出气体的彗星,并发现覆盖在彗星周围的行星际磁场足以为加速太阳风电子提供路径,进入由彗星核周围电场产生的势阱(potential well)。

然而,由于 67P 彗星并没有自身磁场,其极光处于弥漫扩散状态,与地球和火星上由太阳风刺激形成的 “封闭极光”形成鲜明对比。研究人员指出,67P 彗星极光的加速和激发过程使得该极光现象是太阳系独一无二的。

该发现可能为理解极光是如何在整个太阳系中产生提供新线索,但是彗星的极光可作为认知太空气象的工具,通过探测太阳不同距离的辉光,天文学家可以了解很多关于太阳风中电子变化的信息。目前,这项最新研究报告发表在近期出版的《自然天文学》杂志上。

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