研究人员在太阳物理学领域取得重大突破，首次发现太阳日冕内存在小型阿尔芬扭转波的直接证据。这种难以捕捉的磁波早在20世纪40年代就被理论化，长期以来一直被怀疑在加热太阳外层大气方面起着关键作用。
这项于10月24日发表在《自然·天文学》的研究成果，是通过位于夏威夷的美国国家科学基金会（NSF）丹尼尔·井上太阳望远镜实现的。这一发现可能最终解释为何太阳外层日冕温度高达数百万度，而其表面温度仅约5500摄氏度。
阿尔芬波是穿越等离子体的磁振动，由诺贝尔奖得主汉尼斯·阿尔芬（Hannes Alfvén）于1942年首次预测。此前科学家曾观测到较大规模的此类波动，通常与太阳耀斑相关。而这次新观测标志着科学家首次捕获到持续存在的小型扭转波证据，这种波动可能为太阳持续提供能量。
该研究由北umbria大学的理查德·莫顿教授（Richard Morton）领导，他解释道：“这一发现终结了自20世纪40年代开始的漫长探索。我们终于能够直接观测到这些扭转运动在日冕中来回扭曲磁力线。”
突破性发现得益于丹尼尔·井上太阳望远镜配备的低温近红外光谱偏振仪——这是迄今建造的最先进日冕研究仪器。该设备能探测太阳大气中的极细微结构，测量等离子体的最轻微运动。
这座望远镜拥有直径四米的主镜——比以往任何太阳望远镜大四倍——使其成为同类设施中最强大的观测设备。由美国国家科学基金会国家太阳天文台运营，它凝聚了全球二十多年的合作成果。
在望远镜尚处于测试阶段时，莫顿教授团队就获得了观测时间。利用低温近红外光谱偏振仪，他们追踪了日冕中加热至惊人160万摄氏度的铁元素运动。
识别这种难以捕捉的扭转波的关键在于莫顿开发的新数据分析方法。他解释说：“日冕等离子体运动主要受摆动运动主导。这些运动会掩盖扭转运动，因此我必须找到消除摆动以发现扭转的方法。”
与常见的导致整个磁结构摆动的“扭结波”不同，阿尔芬扭转波产生的细微扭转只能通过光谱测量检测。这意味着科学家必须测量等离子体朝向和远离地球的运动，在磁结构两侧产生特征性的红蓝图案。
这一发现为理解太阳大气运作机制带来新启示。在日全食期间可见的日冕温度可超过100万摄氏度——足够高温将带电粒子作为太阳风抛射至整个太阳系。
这项研究汇集了来自北京大学、比利时鲁汶大学、伦敦玛丽女王大学、中国科学院以及位于夏威夷和科罗拉多的美国国家科学基金会国家太阳天文台的科学家，体现了广泛的国际合作。
理解阿尔芬波行为对预测空间天气具有实际意义。太阳风携带的磁扰动会干扰地球上的GPS系统、卫星和电网。这些新观测到的波动也可能解释美国宇航局帕克太阳探测器最近探测到的太阳风能量爆发——“磁折返”现象。
莫顿教授补充道：“这项研究为描述阿尔芬波湍流如何为太阳大气供能的一系列理论模型提供了重要验证。获得直接观测数据终于使我们能够对照现实检验这些模型。”
研究团队预计这一发现将推动关于这些波如何在日冕中传播和耗散的进一步研究。丹尼尔·井上太阳望远镜低温近红外光谱偏振仪提供高质量光谱的能力，为研究太阳大气中的波动物理开辟了新途径。
