根據一篇新的論文，許多日冕環被科學家長期以來一直認為存在於太陽大氣中的膠狀等離子體，實際上可能是光學錯覺，該論文挑戰了關於我們對太陽的已知和未知的普遍假設。

這項研究由美國國家大氣研究中心（NCAR）牽頭，它依賴於對日冕的尖端、逼真的3D模擬。幾年前在NCAR進行的模擬使科學家們能夠將日冕分割成不同的部分，以分離出單獨的日冕環。

他們發現，許多日冕環根本就不是環。

雖然研究團隊能夠精確定位他們正在尋找的一些日冕環，但他們也發現，在許多情況下，在拍攝的太陽影象中看似環的東西實際上可能是太陽大氣中明亮等離子體的褶皺。當明亮的等離子體摺疊起來時，這些摺疊看起來像明亮的細線，模仿獨特且獨立的等離子體束的外觀。

研究團隊稱之為“日冕面紗”假說的這些發現，對我們理解太陽有著重要的意義，因為幾十年來，人們一直使用假定的日冕環來推斷有關太陽大氣密度、溫度和其他物理特徵的資訊。

“我整個職業生涯都在研究日冕環。”領導這項研究的NCAR科學家安娜·馬蘭努申科（Anna Malanushenko）說：“我很興奮，這個模擬能讓我有機會對它們進行更詳細的研究。我從來沒想到會這樣。當我看到結果時，我的思維爆發了。這是一個理解太陽大氣的全新範例。”

挑戰直覺

在極端紫外線下拍攝的太陽影象中可以看到似乎是日冕環的東西。對科學家來說，假設它們存在是很自然的，因為這符合我們對磁性最基本的理解。

大多數小學生都曾在某個時刻看到過在條形磁鐵附近撒鐵屑會發生什麼。這些鐵屑沿著磁感線定向，磁感線從條形磁鐵的一個磁極到另一個磁極。這些曲線分佈得越遠，變得越弱，密度也越低。

太陽影象中明顯的日冕環看起來驚人地相似，而且由於太陽中有一個顯著的磁場，磁感線的存在可能會在它們之間捕獲一條等離子體併產生環似乎是一個顯而易見的解釋。事實上，這項新研究證實了這種環可能存在。

然而，根據我們對磁鐵的理解，在太陽上看到的日冕環從未表現出應有的行為。例如，當在日冕中移動到更高的位置時，科學家預計太陽上的磁感線會像鐵屑實驗中那樣分散開來。如果發生這種情況，被困在磁感線之間的等離子體也會在邊界之間擴散，形成更厚、更不明亮的環路。但太陽的影象並沒有顯示這種現象。相反，更遠處的環仍然顯得薄而明亮。

這些環狀物可能是日冕面紗上的褶皺，這有助於解釋這一點以及其他與我們對環狀物預期的差異，但它也提出了新的問題。例如，什麼決定了褶皺的形狀和厚度？太陽影象中有多少明顯的環實際上是真的，有多少是光學錯覺？

馬蘭努申科說：“這項研究提醒我們，作為科學家，我們必須始終質疑我們的假設，有時我們的直覺會對我們不利。”

創新的模型提供了太陽的新視角

由於MURaM對日冕進行了極其詳細的模擬，日冕環可能是幻覺，這一發現成為可能。MURaM是一個輻射磁流體動力學模型，在NCAR的領導下，該模型被擴充套件為日冕模型。

這一模擬在首次製作時具有開創性意義，因為它能夠同時模擬太陽多個區域內發生的情況，從對流區的上部（太陽表面以下約1萬公里）到太陽表面，再到太陽日冕的近4萬公里。太陽的這些不同區域覆蓋著各種各樣的物理條件，包括密度和壓力的差異，因此科學家們以前還沒有找到一種方法來用統一的模擬從數學上表示這些區域。

除其他結果外，新的模擬首次能夠捕捉到太陽耀斑的整個生命週期，從太陽表面下能量的積累到表面耀斑的出現，最後到能量的爆炸性釋放。

該模型還生成了包含磁場和等離子體結構的三維資料集，可用於生成“合成”觀測。由於日冕的光學厚度很薄——這意味著它相對容易被穿透——日冕中的結構在太陽影象中相互重疊。這使得我們很難分辨一個與其他環狀物重疊的 “環 ”是在前面還是後面。也很難判斷環路本身是否具有緊湊的橫截面，比如花園軟管，或者從側面看是否類似於一條長絲帶。也有可能看起來像一條細線的東西可能是一片明亮的等離子體中的摺疊引起的光學偽影。

MURaM製作的立方體資料為科學家們提供瞭解剖太陽大氣和單獨研究重疊結構的機會，這在我們現有的天文臺和儀器中是不可能的。

雖然MURaM模擬是有史以來最真實的日冕模擬之一，但它仍然只是一個模型。要了解有多少日冕環實際上是光學錯覺，需要仔細設計探測日冕的觀測方法和新的資料分析技術。

馬蘭努申科說：“我們知道，設計這樣的技術將非常具有挑戰性，但這項研究表明，我們目前對太陽觀測的解釋方式可能不足以讓我們真正理解我們恆星的物理性質。”