NASA望遠鏡拍到太陽X射線爆發瞬間

據國外媒體報道，美國宇航局的核光譜望遠鏡陣列(以下簡稱NuSTAR)首次將目光對準太陽並捕捉下令人震撼的X射線爆發瞬間。NuSTAR是宇航局最強 大的望遠鏡之一，靈敏度極高，尤善於觀測高能X射線。在設計上，這個望遠鏡陣列的首要任務是觀測黑洞以及太陽系外的其他天體。

美國宇航局的核光譜望遠鏡陣列拍攝的太陽照片與太陽動力學天文台拍攝的照片重疊後形成的圖像，展示了壯觀的X射線流。核光譜望遠鏡陣列獲取的數據為綠色和藍色，揭示了太陽高能輻射(綠色的能量在2到3千電子伏特之間，藍色的能量在3到5千電子伏特之間)。

2003年11月4日拍攝的照片，展示了巨型太陽黑子486(右下)。太陽黑子486產生一次猛烈的耀斑。此次大爆發發生後不久，致電離輻射襲擊地球大氣層，導致北美洲出現大面積無線電中斷。

NuSTAR項目組成員、美國加利福尼亞州大學聖克魯斯分校的太陽物理學家大衞-史密斯表示：“NuSTAR讓我們獲得獨特的太陽觀測角度，從太陽大氣層的最深處到最高處。”早在7年前，研究太陽的科學家就希望藉助NuSTAR望遠鏡對太陽進行研究，當時這架望遠鏡正在設計製造之中。2012年，NuSTAR望遠鏡發射升空。史密斯聯繫NuSTAR項目的首席研究員，加州理工學院的菲奧娜-哈里森。哈里森認真思考了這一提議並陷入興奮之中。哈里森説：“我最初認為這個想法太瘋狂了。”

史密斯最終説服哈里森，他解釋説理論學家預測的微弱的X射線閃光只能被NuSTAR觀測到。他對哈里森説：“這是迄今為止研製的靈敏度最高的高能X射線望遠鏡，在設計上用於觀測宇宙深處。我們為何不讓這架望遠鏡的目光對準我們的後院呢？”對於宇航局的錢德拉X射線望遠鏡等望遠鏡來説，太陽的亮度太高，很難進行觀測，但NuSTAR可以放心大膽地觀測太陽，無需擔心探測器受損。

在NuSTAR對太陽的高能X射線進行觀測時，太陽的亮度並不太高。太陽的亮度取決於大氣層的温度。NuSTAR拍攝的第一幅太陽照片證明這架望遠鏡可用於收集太陽的數據。在它的幫助下，科學家可以對太陽黑子上方出現的高温進行進一步研究。黑子是太陽表面的暗斑，温度較低。NuSTAR未來拍攝的照片將幫助科學家瞭解太陽在活動週期內發生的變化。史密斯説：“未來幾年，太陽的活動減弱。”

由於擁有極高的靈敏度，NuSTAR有望觀測到假設中存在的納米耀斑。耀斑是指太陽的帶電粒子噴發和高能輻射。研究指出納米耀斑應該存在，能夠解釋太陽的外層大氣層日冕為何温度極高。這種神秘現象被稱之為“日冕加熱問題”。日冕的平均温度達到180萬華氏度(約合100萬攝氏度)，相比之下，日表温度為10800華氏度(約合6000攝氏度)。形象地説，日冕就像是從冰塊中噴出的火焰。納米耀斑以及正常耀斑可能是巨大熱量的源頭。如果NuSTAR望遠鏡能夠捕捉到納米耀斑，將幫助科學家揭開這個已經有着數十年曆史的謎團。史密斯表示：“NuSTAR擁有極高的靈敏度，能夠觀測到太陽大氣層內出現的最微弱的X射線活動，包括納米耀斑在內。”

此外，這架X射線望遠鏡還可用於搜尋假設中存在的暗物質粒子軸子。暗物質的數量是正常物質的5倍。我們熟悉的物質，例如構成桌子、椅子、行星和恆星的物質，只佔宇宙總物質量中的一小部分。雖然暗物質可以通過觀測引力拖拽進行間接觀測，但構成一直是一個謎。科學家表示等待NuSTAR的將是一條漫長道路，但這架望遠鏡很有可能發現軸子。軸子是最重要的候選暗物質粒子之一，可能在太陽核心以一個X射線點的形式出現。

在設計上，NuSTAR望遠鏡的首要任務並不是觀測太陽，而是觀測黑洞、超新星殘餘以及太陽系外的其他極端天體。在拍攝太陽照片前幾周，科學家警告稱地球在太陽24年來出現朝向地球的最大黑子之後將遭受一系列具有破壞性的耀斑襲擊。這個黑子此前被稱之為“活躍區12192”，10月開始朝向太陽，但並未產生任何日冕物質噴射。日冕物質噴射是太陽系內能量最大的事件，會出現巨大的等離子環和磁場，從太陽表面噴向太空。

宇航局科學家霍利-吉爾伯特在接受太空網採訪時表示活躍區12192已經旋轉並再次朝向地球，可能出現日冕物質噴射。她説：“這一次，它很有可能導致一些日冕物質噴射事件，但所形成的耀斑可能比較小。根據磁場和黑子的結構，我們認為形成一些中等規模耀斑的可能性很高。”

黑子中的磁場能夠儲存大量能量，磁場線環相互交織在一起，以耀斑的形式釋放存儲的能量。吉爾伯特表示這個黑子的面積很大，能夠裝下10個地球，在1874年以來記錄的32908個活躍區中排在第33位。10月和11月初，這個木星大小的黑子產生6次爆發，而後消失了兩週。

2014年初，一支國際研究小組的成員阿什利-戴爾警告稱超級太陽風暴將對地球上的生命構成災難性的長期威脅。超級太陽風暴在日冕物質噴射的規模達到一定程度後出現，撕裂地球周圍磁場，對地球上的生命造成不利影響。這種風暴能夠導致地面和高架輸電線路的電流爆棚，出現大面積斷電，同時嚴重破壞至關重要的電子元件。

戴爾在布里斯托爾大學攻讀航空航天工程博士學位。他指出發生朝向地球的巨型太陽風暴只是一個時間問題。這種風暴將給通訊和電力系統造成浩劫，威脅交通運輸、衞生設施和醫療系統。如果沒有電，人們無法在加油站給汽車加油，無法從取款機提款或者在線支付。他説：“供水和污水處理系統也將受到影響，威脅城市居民的健康，我們認為的已經在幾百年前消失的疾病將捲土重來。”

有記錄以來規模最大的超級太陽風暴發生在1859年，被稱之為“卡林頓事件”，以英國天文學家查理-卡林頓的名字命名，正是他發現了這一次的耀斑。這一次的超大規模日冕物質噴射釋放出大約1022kJ能量，相當於100億顆轟炸廣島的原子彈同時爆炸，1萬億公斤的帶電粒子以每小時3000公里的速度飛向地球。不過，這場日冕物質噴對地球居民造成的影響較小，因為當時的電子基礎設施規模很少，電報線路的總長度不超過12.4萬英里(約合20萬公里)。戴爾表示超級太陽風暴不僅僅是一種威脅，同時也無法避免。根據宇航局科學家的預測，朝向地球的卡林頓級超級太陽風暴平均每150年發生一次。也就是説，這一次的風暴已“遲到”了5年時間。科學家稱未來10年發生朝向地球的卡林頓級超級太陽風暴的可能性高達12%。