从太阳的洞中观察到的罕见氦同位素

在太阳大气层中打开的一个巨大的大洞已被确定为一种稀有的氦同位素的惊人丰富的来源。

2023 年 10 月下旬，太阳被记录到喷出大量的氦 3——这是有史以来从太阳系中心恒星中喷出的最大数量。

在进行调查后，天文学家将源头追溯到从日冕洞边缘发射的喷流，这是一次罕见的太阳喷发的一部分，该喷发只含有较轻的元素。

“这种稀有的同位素比更常见的氦-4 轻一个中子，在我们的太阳系中是稀缺的——以大约 2,500 个氦-3 离子的比例存在，”天体物理学家 Radoslav Bučík 解释道美国西南研究所的。

“然而，太阳能射流似乎优先加速³他获得高速或高能量，可能是由于其独特的电荷质量比。

氦 4 是迄今为止最常见的氦同位素。它组成了大约四分之一宇宙中所有正常物质的质量。宇宙中丰富的大部分氦 3 和氦 4 被认为是在宇宙大爆炸后的瞬间.在两者中，较小的同位素丰度要低得多。

通常，氦-3 由大约0.002% 的太阳能风.太阳射流可以将氦-3 提升到太阳大气中通常浓度的 10,000 倍左右。

然而，在 2023 年 10 月 24 日和 25 日，欧洲航天局和美国宇航局的太阳轨道飞行器天文台检测到氦 3 从太阳呼啸而去，其浓度是太阳大气中正常浓度的 180,000 倍，其速度高于流出中的大多数其他物质。

在那些日子里，太阳天文台记录了太阳表面存在一个大的日冕洞。冠状孔是太阳日冕或大气中形成磁场间隙的临时区域。它们在可见光下看不到，但在紫外线和 X 射线图像中它们看起来相当暗。这是因为这些斑块中的等离子体比周围的材料更冷且密度更低。

由于磁场比平时泄漏更多，太阳风可以更容易地逃逸，将带电粒子高速推向太空。在这个特殊冠状洞的边缘，Bučík 和他的同事发现了一种高度准直的等离子体流，称为太阳能喷射作为太阳粒子事件的来源，其中包括高丰度的氦-3。

“令人惊讶的是，这个区域的磁场强度很弱，更典型的是安静的太阳能区域，而不是活跃的区域。”Bučík 说.“这一发现支持了早期的理论，即氦-3 富集更有可能在湍流最小的弱磁化等离子体中。”

这架特殊喷气式飞机更有趣的是它中的其他内容。太阳粒子事件，其中粒子在日冕中或从日冕加速，可能含有高浓度的氦-3;但无论氦-3 含量如何，它们通常都含有高浓度的其他较重元素，从氖到铁。

在 2023 年 10 月的太阳粒子事件中，铁没有显着增加。相反，流出的元素丰富，如碳、氮、硅和硫。1999 年至 2023 年间，只有 19 次其他太阳粒子事件具有类似的化学特征。

一种可能性是此类事件很少见。另一种可能性是它们相当常见，它们通常非常微弱，而且我们只是离太阳不够近，无法看到和测量它们。

太阳轨道飞行器大约位于地球和太阳之间，使其处于一个舒适的位置，可以捕捉到我们最近的恒星神秘爆发的各种变化。

该研究已发表在天体物理学杂志.

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