惊！一项研究竟对太阳耀斑标准模型存疑

太阳耀斑是发生在太阳大气层的极其强烈的现象，其持续时长从几分钟到数小时不等。

按照标准的耀斑模型，引发这些爆炸的能量由加速的电子传递，这些电子从日冕的磁重联区域冲向色球层。

当电子和色球层等离子体发生碰撞时，它们会把能量沉积在等离子体里，致使等离子体受热并电离。

能量沉积的区域被称作太阳耀斑“足点”，通常以磁连接对的形式呈现。

最近有一项研究，通过把基于该模型的计算机模拟结果和麦克马思 - 皮尔斯望远镜在太阳耀斑 SOL2014-09-24T17:50 期间所提供的观测数据作比较，来检验标准模型是否有效。该研究重点测量了耀斑中两个成对色球源红外发射之间的时间延迟，并且在《皇家天文学会月报》上发表了。

“我们发现望远镜的观测数据和模型预测的行为之间存在明显的差异。在观测数据里，成对的足点呈现为色球层的两个特别明亮的区域，”

“由于入射电子从日冕的同一区域离开，且遵循相似的轨迹，根据模型，这两个点在色球层中理应几乎同时发亮，但观测数据显示它们之间有 0.75 秒的延迟。”

0.75 秒的延迟或许看起来无足轻重，但研究人员经计算，考虑到所有可能的几何构型，依据模型，最大延迟应当为 0.42 秒。实际数字几乎高出 80%之多。

“我们运用了一种复杂的统计技术来推断足点对之间的时间延迟情况，并借助蒙特卡罗方法估算这些值的不确定性。此外，‘通过电子传输模拟和辐射流体动力学模拟对结果进行了测试’，西莫伊斯说道。”

“通过部署所有这些资源，我们能够为电子在日冕和色球之间的飞行时间以及红外辐射产生时间构建不同的场景。基于模拟的所有场景所显示的时间滞后都远远小于观测数据。”

所测试的情景之一是电子在日冕中的螺旋运动和磁捕获现象。

“使用电子传输模拟，我们探索了涉及耀斑足点之间磁场不对称的情景。我们预计电子穿透色球的时间滞后与足点之间的磁场强度差异成正比，由于磁捕获效应，这也会加大到达色球的电子数量的差异。

“然而，我们对 X 射线观测数据的分析表明，足点强度极为相似，这意味着在这些区域沉积的电子数量相近，从而排除了此为所观察到的发射时间滞后的成因，”他说。

辐射流体动力学模拟还显示，色球层中的电离和复合时间尺度过短，难以解释这种滞后现象。

“我们模拟了红外发射时间尺度。我们计算了电子向色球层的传输、电子能量沉积以及其对等离子体的影响，包括：加热、膨胀、氢和氦原子的电离与复合，还有在该位置产生的辐射，这能够释放多余能量，”西莫伊斯说。

“由于氢的电离，致使色球层中的电子密度增加，进而产生了红外辐射，而氢在等离子体中原本处于中性状态。”

“模拟显示，由于加速电子的穿透，电离和红外辐射几乎瞬间出现，所以无法解释足点辐射之间 0.75 秒的延迟。”

总之，依据该模型所模拟的所有过程均无法对观测数据进行解释。

研究人员得出的结论在一定程度上是显而易见的：依照科学方法的要求，太阳耀斑的标准模型需要重新拟定。

“在色球层源之间所观察到的时间延迟给电子束能量传输的标准模型带来了挑战。”

较长的延迟表明可能牵涉到其他能量传输机制。

诸如磁声波或传导传输之类的机制或许是解释所观察到的延迟所必需的。

为了全面理解太阳耀斑，应当考虑这些额外的机制，”西莫伊斯说道。