新的研究挑戰了長期以來對太陽大氣結構的假設。根據一篇新的論文，許多日冕環–科學家們長期以來認為存在於太陽大氣層中的繩狀等離子體–實際上可能是光學幻覺，該論文挑戰了我們對太陽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）領導，發表在《天體物理學雜誌》上，依靠的是對日冕的尖端、現實的三維模擬。幾年前在NCAR進行的模擬，使科學家們能夠將日冕切成不同的部分，以努力隔離單個日冕環。
他們發現，許多日冕環根本就不是環。
雖然研究小組能夠確定他們正在尋找的一些日冕環，但他們也發現，在許多情況下，在拍攝的太陽圖像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皺褶。當明亮的等離子體片疊在自己身上時，這些褶皺看起來就像明亮的細線，模仿了獨特的、自成一體的等離子體股的外觀。
研究小組將這一發現稱為”日冕面紗”假說，對我們了解太陽具有重大意義，因為幾十年來，假定的日冕環被用作推斷有關密度、溫度和太陽大氣的其他物理特徵的信息。
這項研究由美國宇航局資助，包括來自NCAR高空觀測站、洛克希德-馬丁太陽和天體物理實驗室、西南研究所和美國宇航局戈達德的合作者。NCAR是由國家科學基金會贊助的。
在極紫外光下拍攝的太陽圖像中可以看到似乎是日冕環的東西。對科學家來說，它們的存在是一個自然的假設，因為它符合我們對磁性的最基本理解。
大多數小學生都曾在某個時候看到過當鐵屑被灑在一個條形磁鐵附近時會發生什麼。鐵屑沿着從條形磁鐵的一極到另一極的磁場線定向。這些彎曲的線條散開，變得更弱，密度更小，離磁鐵越遠。
太陽圖像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重要的磁場，磁場線的存在可以將等離子體的繩索困在它們之間並形成環形，這似乎是一個明顯的解釋。而事實上，這項新的研究證實了這種環路可能存在。
然而，根據我們對磁體的理解，在太陽上看到的日冕環從來沒有完全按照它們應該有的行為。例如，科學家們期望太陽上的磁場線會散開，就像在鐵屑實驗中一樣，當你在日冕中移動到更高的位置時。如果發生這種情況，被困在磁場線之間的等離子體也會在邊界之間散開，形成更厚、更不明亮的環。但是太陽的圖像並沒有顯示這種現象。相反，更遠處的環狀物仍然顯得薄而明亮。
這些環狀物可能是日冕面紗上的皺紋，這有助於解釋這個問題和其他與我們對環狀物的預期不一致的地方–但它也提出了新的問題。例如，是什麼決定了這些褶皺的形狀和厚度？還有，在太陽的圖像中，有多少明顯的環狀物實際上是真正的鏈狀物，有多少是光學幻覺？
日冕環可能是幻覺的發現要歸功於MURaM，這是一個輻射磁流體力學模型，在NCAR領導的一項工作中被擴展到了日冕模型。幾年前，由洛克希德-馬丁公司太陽能和天體物理學實驗室領導的一組研究人員使用MURaM創建了一個極其詳細的日冕模擬。
研究小組將這一發現稱為”日冕面紗”假說，對我們理解太陽具有重大意義，因為假定的日冕環已經被用來作為數十年來的太陽。
這種模擬在最初產生時是開創性的，因為它能夠同時模擬太陽的多個區域所發生的事情，從對流區的上部–大約在太陽表面以下1萬公里–通過太陽表面和其他區域，直到進入日冕的近4萬公里。太陽的這些不同區域涵蓋了廣泛的物理條件，包括密度和壓力的差異，因此科學家們以前沒有想出一個辦法，在一個統一的模擬中以數學方式表現這些區域。
在其他成果中，新的模擬首次能夠捕捉到太陽耀斑的整個生命周期，從太陽表面以下的能量積累到表面耀斑的出現，最後到能量的爆炸性釋放。
該模型還產生了包含磁場和等離子體結構的3維數據集，可用於產生”合成”觀測。由於日冕在光學上很薄–意味着相對容易看穿它–在太陽的圖像中，日冕的結構相互重疊。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。也很難分辨出環狀物本身是否有一個緊湊的橫截面，就像花園裡的水管一樣，還是像一條長長的帶子，從邊上看。也有可能看起來是一條細線的東西可能是由明亮的等離子體薄片上的褶皺造成的光學偽影。
MURaM產生的數據方塊為科學家們提供了解剖太陽大氣層和單獨研究重疊結構的機會，這是我們目前擁有的觀測站和儀器所不能做到的。 雖然MURaM的模擬是有史以來最真實的日冕之一，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幻覺，需要精心設計探測日冕的觀測方法和新的數據分析技術。