彗星撞擊會否引起太陽CME爆發？

2011/10/08 |

太空天文

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下方是SOHO太陽觀測衛星（Solar and Heliospheric Observatory）的觀測結果，畫面顯示右下角有顆彗星不斷向太陽逼近，最後在2011年10月1日時一頭撞進太陽，旋即在太陽左側發生一場無預期的龐大CME（日冕物質噴發，coronal mass ejection）爆發。

這兩個事件彼此間有沒有關連？太陽物理學家們雖不敢堅決肯定的說「絕對沒有」，但仍傾向於只是恰巧、偶然幾乎同時發生！太陽物理學們認為：因為這個CME發生的區域位在彗星撞擊點的相反太陽面上，兩個位置間相隔甚遠，目前沒有任何已知的機制，證明彗星撞擊會引發CME。事實上，這些非常靠近太陽的彗星應該並不是真的一頭撞上太陽，而是在距離太陽表面頂多近到約100公里之處就被蒸發殆盡，根本沒機會「撞」出CME來。此外，這類撞日或掠日彗星的直徑頂多100公里左右，外層鬆散冰雪物質在接近太陽時被蒸發，剩下的彗核更小，要想撼動太陽這個直徑高達140萬公里的龐大天體，想來機會渺小。

這顆彗星編號為SOHO-2143，由4位業餘天文愛好者幾乎同時（前後差僅約9秒）在9月30日的SOHO衛星LASCO C3日冕儀影像中發現，屬掠日彗星中的克魯茲族彗星（Kreutz sungrazer）。由於發現時已經很靠近太陽，所以隔天的10月1日，就被太陽強大重力牽引而以每秒600公里的高速撞上太陽。從C3影像中左方亮度約0等～-1等的水星，彗星專家們判定SOHO-2143彗星的亮度與水星相當或甚至比水星還亮，認為這是歷年來最亮的克魯茲族彗星之一。

CME是太陽最外層的大氣層—日冕中所發生的現象，其發生與太陽表面磁場比較強而混亂的太陽黑子和活動區有關。CME發生時，會將大量帶電粒子拋入太空。

在2011年之前，絕大部分的太陽物理家對CME爆發和彗星撞擊兩種事件認為應無關連，但在2011年初時，太陽動力觀測站（Solar Dynamics Observatory，SDO）曾觀測到另一個掠日彗星消失在太陽大氣中，且似乎與它落點周圍的電漿和磁場有交互作用。會否因彗星撞擊而引起磁場不穩定，並因磁場不穩定向外擴張而引起強烈的CME爆發？很可能這只是一連串的巧合，不過太陽物理學家還是決定應該仔細檢視一下。

關於不同事件會不會互相影響一事，下方動畫是SDO於10月1日觀測的結果，畫面中可見到太陽表面有兩起太陽閃焰（solar flare）爆發，且非常確定這兩起爆發有關連性。這兩起太陽閃焰發生的時間間隔非常短，發生點是在非常龐大的黑子群AR 1302和新出現的黑子群AR 1305。從SDO觀測影像，科學家認識到：某些事件真的是會彼此關連的，例如在這次案例中，AR1302和1305雖然相隔甚遠，將近達1/4半球，但它們的磁場居然是連在一起的，所以才會一個爆發完後、另一處迅及發生爆發。這種狀況稱為「纏結爆發（entangled eruptions）」，如骨牌效應一般，事件彼此影響，一個接一個發生。不過這是太陽表面本身的現象，而非太陽現象與彗星之間的關連，不能完全做為佐證。

這個話題不僅對太陽物理學家而言是個挑戰，連彗星專家們都加入攻防爭辯的戰局。正反辯方都各自舉例證明：何時有克魯茲彗星接近或撞擊又幾乎同時發生CME，或是何時有大型克魯茲彗星接近或撞擊太陽但並沒有伴隨發生CME等等。

根據美國海軍天文實驗室太陽物理學家們和Bad Astronomy網站Phil Plait博士的說法：當太陽非常活躍時，每天會發生約10～12次的CME，有時甚至更多；所以平均而言，每2小時左右就有個CME。回過頭來檢視那顆彗星，當它消失在LASCO C2日冕儀遮罩邊緣時，至少還要1小時以上才等抵達太陽表面附近。所以他們初估：每個出現在LASCO日冕儀影像中的彗星，有50%的機率會遇到CME爆發。此外，根據他們先前的研究統計：事實上，掠日彗星並不會引發CME，有時甚至反而會抑制CME發生。

其次，從另兩架以幾乎與地球垂直的角度觀察太陽的STEREO A和STEREO B衛星影像可見，這顆彗星似乎沒碰到太陽就消失了，而隨後的CME爆發點和這顆彗星消失點也有段距離關係。

以下是Phil Plait博士為此特別拍攝的一段解釋短片。影片中融合了SOHO LASCO C2和STEREO的影像。從影像中可見，當SOHO-2143彗星接近太陽時，不是1群、而是共有3群CME陸續爆發呢！但顯然它們的爆發都與彗星無關。所以這些科學家們還是堅持：SOHO-2143與CME，巧合啦！