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彗星撞擊會否引起太陽CME爆發?

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!

資料來源:Did a Comet Hit Cause an Explosion on the Sun?

 Big comet, big CME… big coincidence?

The comet and the Coronal Mass Ejection

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轉載自台北天文館之網路天文網網站

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