研究對太陽耀斑標準模型的有效性提出了質疑

太陽耀斑是發生在太陽大氣層中的極其強烈的事件，持續時間從幾分鐘到幾個小時不等。根據標準耀斑模型，觸發這些爆炸的能量是由加速電子傳輸的，這些電子從日冕的磁重聯區域沖向色球層。

當電子與色球等離子體碰撞時，它們將能量沉積在等離子體中，等離子體因此被加熱並電離。它們也會在電磁波譜的多個頻段產生強烈的輻射。能量沉積的區域被稱為太陽耀斑“足點”，通常以磁性連接對的形式出現。

最近的一項研究旨在透過將基於模型的電腦模擬結果與麥克馬斯-皮爾斯望遠鏡在太陽耀斑期間提供的觀測數據進行比較來測試標準模型的有效性 SOL2014-09-24T17:50。該研究的重點是測量耀斑中兩對色球源的紅外線發射之間的時間滯後，並發表在該雜誌上 英國皇家天文學會每月通知。

「我們發現望遠鏡的觀測數據與模型預測的行為之間存在顯著差異。在觀測數據中，成對的足點顯示為色球層的兩個非常明亮的區域，」第一作者Paulo José de Aguiar Simões 說。

「由於入射電子離開日冕的同一區域並遵循相似的軌跡，根據模型，色球層中的兩個斑點應該幾乎同時變亮，但觀測數據顯示它們之間有 0.75 秒的延遲。”

0.75 秒的延遲似乎無關緊要，但研究人員計算出，考慮到所有可能的幾何配置，根據模型的最大延遲應為 0.42 秒。實際數字幾乎高出 80%。

「我們使用複雜的統計技術來推斷足點對之間的時間滯後，並透過蒙特卡羅方法估計這些值的不確定性。此外，結果還透過電子傳輸模擬和輻射流體動力學模擬進行了測試， 」Simões 說。

「透過部署所有這些資源，我們能夠為電子在日冕和色球層之間的飛行時間以及紅外線輻射產生時間構建不同的場景。所有基於模擬的場景都顯示出比觀測數據小得多的時間滯後。 」

測試的場景之一是日冕中電子的螺旋和磁性捕獲。

「使用電子傳輸模擬，我們探索了涉及耀斑足點之間磁不對稱的場景。我們預計電子色球穿透時間延遲與足點之間的磁場強度差異成正比，這也會增加到達電子數量的差異由於磁性捕獲效應而形成色球層。

「然而，我們對 X 射線觀測數據的分析顯示，足點強度非常相似，表明這些區域沉積的電子數量相似，並排除了這是觀察到的發射時間滯後的原因，」他說。

輻射流體動力學模擬也表明，色球層中的電離和重組時間尺度太短，無法解釋滯後。

「我們模擬了紅外線發射時間尺度。我們計算了到色球層的電子傳輸、電子能量沉積及其對等離子體的影響：加熱；膨脹；氫和氦原子的電離和重組；以及在該地點產生的輻射，其具有釋放多餘能量的效果，」西蒙斯說。

「紅外線輻射是由於氫電離導致色球層電子密度增加而產生的，而氫在等離子體中最初處於中性狀態。模擬表明，由於氫的穿透，電離和紅外線發射幾乎立即發生。加速電子，因此無法解釋足點發射之間0.75 秒的滯後。

總之，根據模型模擬的過程都沒有被證明可以解釋觀測資料。研究人員得出的結論在某種程度上是顯而易見的：太陽耀斑的標準模型需要按照科學方法的要求重新制定。

「在色球源之間觀察到的時間滯後挑戰了電子束能量傳輸的標準模型。較長的延遲表明可能涉及其他能量傳輸機制。磁聲波或傳導傳輸等機制可能需要解釋觀察到的延遲應該考慮到這些額外的機制，以實現對太陽耀斑的全面了解，」西蒙斯說。