我国太阳卫星“夸父一号”新发现：太阳的小脾气里竟藏着大能量

“夸父一号”卫星示意图（来源：中国科学院紫金山天文台）

我们每天见到的太阳看起来表面平静，如同温和的“暖男”，而它也有着自己独特的“脾气”太阳爆发。为了更好地理解这位邻居，我国于2022年派出了顶尖的“太阳观测员”——“夸父一号”卫星。就在今年7月5日，这位辛勤的观测员迎来了在轨运行1000天的纪念日，并带来了一个打破传统认知的新发现。

对此，“夸父一号”HXI载荷科学家、中国科学院紫金山天文台研究员苏杨对蝌蚪君表示，此次的发现可以概括为在太阳的“小脾气”里挑出所有“身材小，力量大”的特殊事件，做了个全面“体检”，在电子加速、耀斑和抛射关联这几项上有了些意外发现，为理解太阳爆发的本质提供了新线索。

太阳的“脾气”：耀斑与日冕物质抛射

在揭开这个新发现的面纱之前，我们首先来认识一下太阳的两种主要“发脾气”方式：太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）。

其中，太阳耀斑可以想象成太阳表面的一次次超强“闪光灯”，可在短短几分钟到几十分钟内释放出巨大的能量，就像一次次剧烈的能量爆炸。而日冕物质抛射则更像是一次猛烈的“打喷嚏”，将数十亿吨的太阳物质（磁场裹挟着等离子体）以极高的速度抛向太空，形成巨大的物质“炮弹”。

长久以来，科学家们认为这两者就像是孪生兄弟，常常“如影随形”。特别是当太阳发“大脾气”时（比如最强的X级耀斑），耀斑和日冕物质抛射几乎是百分之百会同时出现。这就好比，闪电越亮，雷声通常也越大。

无论是黑子、太阳耀斑亦或日冕物质抛射，它们能量的根源都是太阳磁场（来源：中国科学院紫金山天文台）

意外发现：不按常理出牌的“小脾气”

科学家们根据耀斑的软X射线亮度，将其分为A、B、C、M、X五个级别，威力依次以十倍增强。C级耀斑属于比较温和的“小脾气”。按照常理，这种小规模的爆发，能量和威力都应该相对有限。

然而，“夸父一号”的火眼金睛——硬X射线成像仪，在2022年底到2024年初的数据中，发现了一群“反常”的C级耀斑。

研究团队在硬X射线成像仪（HXI）探测到的1300多个C级耀斑中，筛选出了127个特殊案例。这些耀斑虽然在整体亮度上只是“C级”，但它们内部却能产生能量很高的电子，其加速效率甚至不输给那些“大脾气”的M级或X级耀斑。这就像一个外表文静的人，身体里却蕴含着短跑冠军的爆发力，非常出人意料。其实，在A、B级中也曾发现过这种案例。这次，团队把HXI看到的全找出来，做了个全面“体检”。

更大的谜团：为何“只打雷，不下雨”？

这个结果引出了一个更大的谜团。既然这些C级耀斑里的电子能量如此之高，按照“闪电越亮，雷声越大”的逻辑，它们理应比普通的C级耀斑更容易伴随日冕物质抛射。根据以往的统计研究结果，普通的C级耀斑有伴随日冕物质抛射的占比可达20%，研究预测高能C级耀斑有伴随日冕物质抛射的占比应更高。

但观测结果却令人意外：在127个“高能C级耀斑”事件中，只有5例伴随着日冕物质抛射，占比不到4%！而且这少数几例还是规模较小较特殊的“喷流型”CME。

这完全不符合“耀斑与日冕物质抛射如影随形”的传统模型。这就好比我们看到了极其耀眼的闪电，却几乎听不到雷声，完全不符合常理。

对此，中科院紫金山天文台研究员苏杨对蝌蚪君解释道：“按照当前的理解，当一个磁绳结构（也就是日冕物质抛射的种子，往往是暗条、日珥、热通道、温通道、热环等）因各种原因失去平衡向外抛出时，会产生磁重联过程，这是太阳爆发能量释放的主要形式，一方面产生‘闪光’耀斑，同时也可以进一步推动‘雷声’CME的抛出。但是，我们研究的高能C级耀斑里，却几乎没有抛出的CME，仅有耀斑。”

2013年，太阳喷发出的物质。（来源：NASA）

这一“反常”现象意味着什么呢？

科学家们推测，这些“高能C级耀斑”的产生机制，可能与目前人们熟知的标准太阳爆发模型完全不同。它们高效的能量释放和电子加速，或许和其非抛射型的磁场结构相关。反过来，这也为我们进一步理解常规的爆发型事件提供了一个视角。

对于背后的原因，中国科学院紫金山天文台研究员苏杨对蝌蚪君表示，很可能和其中比较封闭的磁场特性有关，这也正是他的研究团队下一步的研究目标。苏杨研究员解释说：“这有可能是解开电子加速和耀斑能量释放谜题的一把钥匙。”

这个由“夸父一号”带来的新发现，为科学家理解太阳如何加速粒子、以及耀斑与日冕物质抛射的真实关系提供了全新的视角和线索。探索耀斑和CME之间以及它们和磁场之间的本质关联，正是“夸父一号”的主要目标。

“夸父一号”追日：2022年10月9日“夸父一号”发射升空，开启了中国综合性太阳空间观测的时代（来源：中国科学院紫金山天文台）

“逐日英雄”——夸父一号

“夸父一号”的正式名称是“先进天基太阳天文台”（ASO-S）。它的名字源于中国古代神话“夸父逐日”，这个故事不仅表达了先民探索自然的无畏精神，也寄托着中华民族千百年来揭开太阳神秘面纱的不懈求索。从“嫦娥奔月”到“夸父逐日”，这完美诠释了中国人探索宇宙的独特情怀与浪漫。

2022年10月9日，这颗由我国科学家自主提出的太阳探测卫星，在酒泉卫星发射中心搭乘长征二号丁火箭成功升空，运行在距离地球约720公里的轨道上，实现了我国天基太阳综合性探测的跨越式突破。

它的核心使命可以用一个词概括：“一磁两暴”。“一磁”指的是太阳磁场，这是太阳一切活动的“总导演”，“两暴”则指太阳上最剧烈的两种爆发现象——太阳耀斑和日冕物质抛射。

“夸父一号”的目标，就是同时观测这三者，搞清楚太阳磁场是如何“导演”出耀斑和日冕物质抛射这两场“宇宙大戏”的，以及它们之间究竟有何内在联系。这不仅能满足人类的好奇心，更能为航天、通信、导航等活动需要的空间天气预报提供数据和理论支持。

“夸父一号”的三件“神器”（来源：中国科学院紫金山天文台）

为了完成任务目标，我国科学家为“夸父一号”配备了三件“神器”：全日面矢量磁像仪、硬X射线成像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜。这三台载荷协同作战，使我们首次能在一颗卫星上，实现对太阳磁场、耀斑和日冕物质抛射“前因后果”的全程同步观测。

目前，太阳正处于第25活动周的高峰期，“夸父一号”将继续坚守岗位，揭开更多关于太阳的奥秘。此次发表在国际顶尖天文学期刊《天体物理学杂志快报》上的成果，正是它献给千日纪念的一份厚礼。

2024年10月3日，夸父一号莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）载荷记录的X9级大爆发，这是太阳第25活动周迄今最强爆发(“夸父一号”团队供图)

2024年10月3日，太阳出现X9级大爆发，夸父一号硬X射线成像仪（HXI）获得的硬X射线动态能谱图(“夸父一号”团队供图)

谈及“夸父一号”已取得的成果和未来的期待，苏杨研究员对蝌蚪君表示，“夸父一号”已观测到数以千计的大大小小的爆发活动，在白光耀斑、莱曼阿尔法爆发特性、高能电子属性、太阳X射线各向异性等方面取得了重要的成果，同卫星相关的工程技术和前沿研究文章总数超过了150篇。苏杨研究员还表示“夸父一号”将持续观测和记录更丰富的资料，并联合我国“羲和号”等国内外的其他设备，有望在太阳爆发活动本质的理解上获得突破。（刘允）

审核：“夸父一号”HXI载荷科学家、中国科学院紫金山天文台研究员 苏杨

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