在瞥见了太阳外层大气中微弱但广泛存在的高温物质后,NASA的探测火箭正在返回寻找更多的物质。这一次,他们携带了一个经过优化的新仪器,可以在更范围内观察太阳。

这项任务被称为极端紫外线正常入射光谱仪,或简称EUNIS,将从新墨西哥州的白沙导弹发射场发射。发射窗口将于2021年5月18日开启。

EUNIS是一个安装在探空火箭上的仪器套件,探空火箭是一种太空飞行器,在地球大气层上方进行短暂的飞行,然后返回地球。进入太空是很重要的,因为EUNIS在不穿透地球大气层的极紫外光范围内观测太阳。

接下来的飞行是EUNIS仪器的第四次飞行,该团队增加了一个新的通道来测量9至11纳米之间的波长。(可见光波长在380到700纳米之间。)在2013年EUNIS上一次飞行中出现了一个意外的发现之后,新的波长范围引起了人们的注意。

“请原谅我用双关语,但这是一个非常‘热门’的波长区域。”阿德里安·道(Adrian Daw)说,他是NASA戈达德太空飞行中心的空间物理学家,也是EUNIS的首席研究员。

在2013年的飞行中,该团队正在扫描一个活跃的区域——太阳上一个磁性复杂的区域,通常是太阳耀斑和太阳黑子的位置——他们观察到一条铁的光谱线,它失去了26个电子中的18个。要失去这么多电子,它必须被加热到难以置信的高温,比研究小组预期的要高得多。

在2013年的飞行中,NASA的EUNIS探空火箭检查了白线所示区域内来自太阳的光线(强加在美国宇航局太阳动力学观测站的太阳图像上),然后将光线分成不同波长(如左右两侧的线条图像——光谱图所示),以确定在太阳上观察到的物质温度。这些光谱提供了证据来解释为什么太阳的大气层比其表面热得多。
影像来源:NASA / EUNIS / SDO

“它是在大约1400万到1600万华氏度的温度下形成的,”杰夫·布罗修斯(Jeff Brosius)说,他是华盛顿特区天主教大学的空间科学家,也是EUNIS团队的成员。“这些离子通常与耀斑有关,但与我们观察到的静态活跃区域无关。”

这些观察结果为长期以来关于太阳外层大气如何变得如此炎热的争论提供了素材。虽然太阳表面的温度在华氏10,000度左右,但其最外层,即日冕,虽然离核心更远,却不知为何要比太阳表面热300倍。

一种关于日冕加热的理论也预测了他们所看到的超热铁。“纳米耀斑”理论声称,日冕是由一系列微小的磁性爆炸加热的,这些磁力爆炸协同工作来加热日冕。这些纳米耀斑通常太小,无法探测到,但应该会留下像他们所看到的那样的极热爆发。

布罗修斯说:“就我个人而言,这种活跃区域中高度电离的铁的广泛辐射将纳米耀斑的解释‘推升’到列表的首位。”

对于即将到来的飞行,EUNIS仪器套件已经被修改,以从同样的电离铁中捕获更明亮的谱线。它还能从失去17个电子的铁中捕捉到类似的能量。

布罗修斯说:“通过观察更强的光谱线,我们希望在比以前更大的区域探测到这些离子发出的微弱辐射。”

这个新的通道是太阳科学的一个首创,因为它被内置到一个叫做成像光谱仪的仪器中。通常情况下,科学家们只能通过一次关注太阳的一个特定点来获得精确的温度曲线,称为光谱。但是为了看到超热铁的扩散,研究团队还需要看到这些温度来自哪里。

“这是我们第一次将这些波长的光谱和空间信息结合起来,”Daw说。“从来没有人以这种方式观察过太阳。”

了解温度,同时还能看到图像,有助于将EUNIS的数据与其他与它共同观测的任务的数据进行比对,包括NASA的界面区域成像光谱仪,NASA的太阳动力学观测站,以及日本航空航天探索机构和NASA的日出卫星任务。

与许多探测火箭任务一样,EUNIS的数据将用于指导和改进其他太空科学任务。NASA的太阳动力学观测站,或称SDO,卫星以几个不同的波长带对太阳进行成像。因为不同的波长对应不同的温度,所以波长测量越精确越好。EUNIS的测量将非常精确地分辨一些特定波长,帮助SDO更好地校准其图像,使科学家更好地了解他们在SDO图像中看到的确切内容。

2013年10月,一个X级耀斑(最强的太阳耀斑分类)活动区域爆发,这是由NASA太阳动力学观测站的望远镜观测到的,该望远镜观测到的光波长为9.4纳米(绿色)。EUNIS的测量将有助于校准这个波长通道,以更精确地确定被观测物质的温度。
影像来源:NASA / SDO

EUNIS将由黑布兰特九号探空火箭发射到大约200英里的高度,然后利用降落伞返回地球进行回收。EUNIS团队预计将有大约6分钟的观测时间

参考来源:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-rocket-chasing-the-source-of-the-sun-s-hot-atmosphere

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