首次在太阳表面发现等离子体波

有史以来拍摄的太阳表面（光球层）分辨率最高的照片，由井上太阳望远镜在416纳米波长处拍摄。在太阳颗粒的边缘，图像显示出带有流苏状结构的结构，展现出旋转的运动。 图片来源：NSF / NSO / AURA / MPS

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：借助世界上最大的太阳望远镜，天文学家们成功地以前所未有的细节窥见了太阳翻滚的表面。在这些新图像中，点缀太阳的涡峰宽度不过不到12英里。为了让这一成就更直观地理解，这一壮举就像试图从大约74英里外辨认乔治·华盛顿的脸在硬币上的面孔。这一里程碑成就的细节详见今日发表在《自然》杂志上的一项研究。

“新发现的等离子体涡旋令人印象深刻地展示了微小过程的......显著决定了我们恒星的性质，“研究的合著者、马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）所长萨米·索兰基解释道。

太阳的可见表面——称为光球层——只是其整体大气层中的一小部分，但流体等离子体在这里发射了恒星所有的可见光。这是一个极其动态的环境，由强大的对流电流和磁场塑造，这些磁场不断形成称为颗粒的气泡图案。“颗粒”这个词听起来可能很小，但它们相对巨大。每个地层直径约为310至1240英里，它们共同覆盖了太阳的最外层区域。

然而，即使是这些尺寸，也极难在数百万英里范围内直观地看清。为了成功研究这些复杂结构，天文学家利用了美国国家科学基金会位于夏威夷的丹尼尔·K·井上太阳望远镜收集的数据。随后，他们将这些观测数据与MPS的宽带成像相机结合，并用计算机模拟澄清结果。

对颗粒条纹波动行为的分析揭示了太阳表面开尔文-亥姆霍兹不稳定性的进一步证据。作为流体力学的基础，这些不稳定性发生在两种流体以不同速度流经时。起初相对较弱的剪切扰动可以迅速演变成主要的波浪和涡旋。这些相互作用从湖面到行星大气层都能看到——但现在比以往任何时候都更清楚地表明，它们同样发生在太阳表面。

MPS天文学家兼研究合著者米歇尔·范诺特补充道：“为了探测涡旋，我们需要解析太阳表面约20公里大小的结构。”“这已经是世界上最大太阳望远镜和最先进模拟技术所能达到的极限。”