親子觀星會

VLA驗證太陽閃焰加速機制確為震波
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1434
(http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/item_img/2015_4th/TerminationShock_nrao.jpg)
　太陽閃焰（solar flare）是太陽系內最強烈的爆發事件，可將大量帶電粒子加速到接近光速的程度。但到底是怎麼加速這些帶電粒子的？以前曾有太陽物理學家提出過：可能是閃焰發生時，有產生某種特別的震波，帶電粒子就是被這些震波加速到極高速的程度。但這只是理論，一直沒有實際觀測證據。美國哈佛史密松恩天文物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）天文學家Bin Chen等人利用甚大電波望遠鏡陣列（Karl G. Jansky Very Large Array，VLA）探查太陽閃焰，發現有強烈證據顯示太陽閃焰震波加速機制應該是正確。這項發現對太陽閃焰研究領域而言是個非常重要的進程，甚至對全宇宙的基本物理過程也有助益。

　　太陽閃焰常與日冕物質拋射（coronal mass ejection，CME）伴隨發生，將大量物質從太陽表面向太空拋擲。科學家認為這些現象的發生，是因為強磁場自行重新規整，磁力線重新連結的過程中，驟然釋放大量能量的結果。但科學家們之前不清楚這樣的磁場重整過程到底是怎麼讓帶電粒子從爆發中取得能量而進行加速。

　　新VLA觀測結果顯示：加速機制發生在閃焰爆發過程中，劇烈能量釋放時撞擊到稠密的磁圈（magnetic loop）快速電漿流動，形成一個駐震波（stationary shock）：這個所謂的「終止震波（termination shock）」會反覆拍打鄰近的帶電粒子，促使帶電粒子速度不斷提升，就像盪鞦韆時，後面幫忙推的人只需在關鍵時刻小小施力，就可使鞦韆愈當愈高一樣。這，就是閃焰促使帶電粒子加速到接近光速的秘密武器。這個觀測結果非常接近電腦模擬閃焰加速機制的結果。Chen等人是利用VLA進行紫外和X射線波段觀測2012年3月3日發生的一場閃焰爆發，如左方影像。影像A顯示以紫外波段觀測的閃焰全景，其中紅色和綠色顯示的是溫度約100萬度和1000萬度的物質發出的紫外輻射的景象；影像左上方的白色團塊則是X射線波段觀測到的閃焰爆發結果。影像B是影像A中的白色方框放大的結果，其中紅色和綠色代表紫外輻射，VLA電波輻射波段觀測結果則以藍色顯示。

　　VLA可產生寬頻電波影像，且每幅影像之間的時間間隔僅有50毫秒（millisecond）。科學家可從中確認時間高能粒子引發的短暫電波爆發的發生狀況；這些短暫電波爆發就是電腦模擬預期中終止震波發生之處。其他進一步的觀測細節也支持終止震波加速的理論模型。

　　VLA建置於1970年代，是1980年代風靡天文界的重要工具。從2001年至2012年，科學家們將其更新，加入更先進的技術，性能比原始設計精進許多。