科学家发现,太阳产生的光能量比人们想象的要高。一种不同寻常的望远镜探测到了能量超过 1 太电子伏特(TeV)的伽马射线,比以前已知的能量至少高出五倍。太阳发出的光能量范围很广,从红外线到可见光,直至紫外线。以前人们曾预测,通过与来自遥远来源的宇宙射线相互作用,太阳会产生伽马射线--能量最高的电磁辐射,但这些伽马射线很少能到达地球,因此无法探测到。
几十年后,这些伽马射线最终在 2011 年被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜探测到。随着多年来观测次数的不断增加,费米发现太阳产生的伽马射线比预测值高出约七倍。探测到的伽马射线能量高达 200 千兆电子伏特(GeV),这是费米望远镜所能探测到的上限。因此,在新的研究中,科学家们使用了另一种仪器,它的灵敏度超过了这一极限。
这台仪器被称为高空水切伦科夫天文台(HAWC),它的工作方式与普通望远镜不同。它由一系列 300 个大水箱组成,每个水箱装满 200 吨水。当伽马射线撞击地球大气层中的分子时,会产生一连串能量较低的粒子,这些粒子会与这些大水箱中的水分子发生相互作用。灵敏的仪器会密切关注这些相互作用,科学家们可以逆向计算出原始伽马射线的能量。
研究人员利用 HAWC 在 2015 年至 2021 年间收集的数据发现,太阳产生的伽马射线能量远远超过了费米探测到的能量。这些伽马射线的能量达到了TeV级,有些甚至达到了近10 TeV。
研究报告的通讯作者梅尔-乌恩-尼萨(Mehr Un Nisa)说:"在研究了六年的数据后,突然出现了这种过量的伽马射线。当我们第一次看到它的时候,我们就想,'我们肯定搞砸了。太阳在这些能量下不可能这么亮'。"
但这六年来的大量数据表明,情况确实如此。研究小组表示,太阳究竟是如何产生这些能量的仍然是个谜,但进一步的研究将探究它们的能量如何变得如此之高,以及太阳磁场可能发挥的作用。
这项研究发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上。