由德国马克斯普朗克太阳系研究所(MPS)领导的一组研究人员利用来自美国气象卫星GOES的观测数据，朝着解开太阳最持久的秘密之一迈出了重要一步：我们的恒星如何发射构成太阳风的粒子进入太空?这些数据提供了太阳日冕关键区域的独特视角，迄今为止研究人员几乎无法进入该区域。

对复杂日冕网的直接观察揭示了驱动太阳风的机制的重要线索

该团队首次捕捉到由细长、交织的等离子体结构组成的动态网状网络。连同来自其他太空探测器的数据和广泛的计算机模拟，一幅清晰的画面出现了：在细长的日冕网结构相互作用的地方，磁能被释放——粒子逃逸到太空中。

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的地球同步运行环境卫星(GOES)历来关注太阳以外的其他事物。自1974年以来，该系统一直在大约36,000公里的高度围绕我们的星球运行，并不断提供与地球相关的数据，例如用于天气和风暴预报。

多年来，原始配置已经扩展到包括更新的卫星。目前运行的三个最新的卫星还配备了观测太阳以进行太空天气预报的仪器。他们可以对来自我们恒星日冕的紫外线辐射进行成像。

2018年8月和2018年9月开展了一项探索性观测活动，对扩展的日冕进行成像。一个多月以来，GOES的太阳紫外线成像仪(SUVI)不仅像往常一样直视太阳，而且还拍摄了两侧的图像它的。

“我们有难得的机会以一种不寻常的方式使用仪器来观察一个尚未真正探索过的区域，”在观察活动期间担任SUVI首席科学家的SwRI的DanSeaton博士说。“我们甚至不知道它是否会起作用，但我们知道如果它起作用，我们就会做出重要的发现。”

通过组合来自不同视角的图像，仪器的视野可以显着扩大，因此，第一次可以看到整个中日冕，即太阳可见表面上方35万公里处的太阳大气层。在紫外光下成像。

其他研究太阳并从日冕收集数据的航天器，例如美国宇航局的太阳动力学天文台(SDO)以及美国宇航局和欧空局的太阳和日光层天文台(SOHO)，可以观察更深或更高的层。“在中日冕中，太阳研究存在一些盲点。GOES数据现在提供了显着的改进，”新研究的主要作者、MPS的PradeepChitta博士说。在中日冕中，研究人员怀疑驱动和调节太阳风的过程。

以超音速穿越太空

太阳风是我们恒星最广泛的特征之一。太阳抛入太空的带电粒子流一直传播到我们太阳系的边缘，形成了日球层，这是一个标志着太阳影响范围的稀薄等离子体气泡。根据其速度，太阳风分为快和慢两部分。

所谓的快速太阳风，速度超过每秒500公里，起源于日冕洞的内部，这些区域在日冕紫外线辐射下显得很暗。不过，慢速太阳风的来源区域不太确定。但即使是缓慢的太阳风粒子也以每秒300到500公里的超音速在太空中飞驰。

太阳风的这种较慢的成分仍然引发了许多问题。超过一百万度的炽热日冕等离子体需要逃离太阳才能形成缓慢的太阳风。什么机制在这里起作用?此外，缓慢的太阳风不是均匀的，而是至少部分地揭示了清晰可辨的流光的类射线结构。它们起源于何处以及如何起源?这些是新研究中要解决的问题。

在GOES数据中，可以看到赤道附近的一个区域引起了研究人员的特别兴趣：两个冕洞，太阳风从那里畅通无阻地远离太阳，靠近一个具有高磁场强度的区域。像这样的系统之间的相互作用被认为是缓慢太阳风的可能起点。

在该区域上方，GOES数据显示中间日冕中的细长等离子体结构径向向外指向。作者团队将这种现象称为日冕网，这种现象现已首次直接成像。网络在不断地运动：它的结构相互作用和重组。

研究人员早就知道外日冕的太阳等离子体表现出类似的结构。几十年来，SOHO航天器上的日冕仪LASCO(大角度和光谱日冕仪)一直在提供该区域的可见光图像，去年庆祝了它成立25周年。科学家们将外日冕中的射流状气流解释为缓慢的太阳风的结构，它开始在那里进入太空。正如现在令人印象深刻的新研究表明的那样，这种结构已经在中日冕中盛行。

太阳磁场的影响

为了更好地理解这一现象，研究人员还分析了来自其他太空探测器的数据：美国宇航局的太阳动力学天文台(SDO)提供了太阳表面的同步视图;自2006年以来一直在地球绕太阳轨道运行的STEREO-A航天器提供了一个侧面视角。

利用结合了太阳遥感观测的现代计算技术，研究人员可以使用超级计算机为日冕中难以捉摸的磁场构建逼真的3D模型。在这项研究中，该团队使用先进的磁流体动力学(MHD)模型来模拟该时间段内日冕的磁场和等离子体状态。

“这帮助我们将我们在中日冕中观察到的迷人动力学与流行的太阳风形成理论联系起来，”进行计算机模拟的PredictiveScienceInc.的CooperDowns博士说。

正如计算所示，日冕网的结构遵循磁场线。“我们的分析表明，中日冕的磁场结构印在缓慢的太阳风上，并在加速粒子进入太空方面发挥着重要作用，”奇塔说。根据该团队的新结果，中日冕中的热太阳等离子体沿着日冕网的开放磁场线流动。在场线交叉和相互作用的地方，能量被释放。

有很多迹象表明研究人员正在研究一种基本现象。“在太阳活动高峰时期，日冕洞经常出现在赤道附近，靠近高磁场强度的区域，”奇塔说。“因此，我们观察到的日冕网络不太可能是一个孤立的案例，”他补充道。

该团队希望从未来的太阳任务中获得更深入、更详细的见解。其中一些任务，例如ESA计划于2024年进行的Proba-3任务，配备了专门针对中日冕的仪器。MPS参与处理和分析该任务的数据。再加上当前运行的探测器(例如NASA的帕克太阳探测器和ESA的太阳轨道器)离开地球-太阳线的观测数据，这将有助于更好地了解日冕网的三维结构。