作者罗伯特·桑德斯，加州大学伯克利分校 一颗X级太阳耀斑(X9
3)2017年9月6日发射，由NASA太阳动力学观测站在极紫外光下捕获
图片由美国国家航空航天局/GSFC/空间数据组织提供 太阳耀斑是太阳上的剧烈爆炸，释放出高能带电粒子，有时会射向地球，在那里它们会破坏通信，危及卫星和宇航员
但是，正如科学家在1996年发现的那样，耀斑也能产生地震活动——太阳地震——释放脉冲声波，深入太阳内部
虽然太阳耀斑和太阳地震之间的关系仍然是一个谜，但新的发现表明，这些“声音瞬变”——以及它们产生的表面波纹——可以告诉我们很多关于耀斑的信息，并可能有一天帮助我们预测它们的大小和严重程度
来自美国、哥伦比亚和澳大利亚的一组物理学家发现，2011年耀斑释放的部分声能来自太阳表面下约1000公里处的光球层，因此，远在引发地震的太阳耀斑之下
该调查结果于9月10日公布
21在《天体物理学杂志快报》中，来自一种被称为太阳地震全息术的诊断技术，由法国科学家弗朗索瓦·罗德迪埃在20世纪晚期提出，并由美国科学家
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科学家查尔斯·林赛和道格拉斯·布劳恩，现就职于科罗拉多州博尔德市西北研究协会，是该论文的合著者
太阳地震全息术允许科学家分析由耀斑触发的声波来探测它们的来源，就像地球上大地震产生的地震波允许地震学家定位它们的震中一样
在林赛和布劳恩的监督下，这项技术首先被罗马尼亚的一名研究生阿丽娜-卡特琳娜·多纳应用于耀斑释放的瞬态声波
多纳现在在澳大利亚墨尔本的莫纳什大学
布劳恩说:“这是第一个太阳地震诊断，专门设计来直接辨别它重建的震源深度以及它们的水平位置。”
“我们不能直接看到太阳的内部
研究报告的合著者、加州大学伯克利分校的哥伦比亚物理系博士生胡安·卡米洛·比特拉戈-卡萨斯说:“对于向我们展示太阳外层大气的光子来说，它是不透明的，它们可以从外层大气逃逸到我们的望远镜。”
“我们知道太阳内部发生了什么的方法是通过地震波，这些地震波在太阳表面产生波纹，类似于地球上地震造成的波纹
一次大爆炸，比如一次耀斑，可以向太阳注入一个强大的声波脉冲，我们可以用它的后续信号来绘制其来源的一些细节
这篇论文的主要信息是，至少有一些噪音的来源被深深地淹没了
我们报道了迄今为止太阳中已知的最深的声波源
" 美国宇航局的太阳动力学观测站捕捉到了这张中等级别(M8
1)2017年9月8日的太阳耀斑(右侧亮区)
这张照片混合了两种不同波长的极紫外光
信用:图片由美国国家航空航天局/GSFC/空间数据组织提供 太阳震动如何在太阳表面产生波纹 在一些耀斑中引起太阳地震的声波爆炸向各个方向辐射声波，主要是向下辐射
当向下传播的波穿过温度不断升高的区域时，它们的路径会因折射而弯曲，最终回到表面，在那里它们会产生波纹，就像在池塘中扔一块鹅卵石后看到的那样
爆炸和涟漪到达之间的时间大约是20分钟
林赛说:“因此，这些涟漪不仅仅是表面现象，而是波的表面特征，这些波已经深入活跃区域之下，然后在接下来的一个小时里回到外围的表面。”
分析表面波纹可以查明爆炸的来源
“人们普遍认为，声音活跃的耀斑释放的波是从上方射入太阳内部的
加州大学伯克利分校空间科学实验室的太阳物理学研究员、哥伦比亚人胡安·卡洛斯·马丁内斯·奥利韦罗斯说:“我们的发现有力地表明，有些源头远在光球层之下。”
“看起来，耀斑是声波瞬变释放的前兆或触发因素
太阳内部还发生了其他事情，至少产生了部分地震波
" “用医学上的一个类比，我们(太阳物理学家)以前所做的就像用x光来观察太阳内部的一个快照
现在，我们正试图进行计算机断层扫描，从三维角度观察太阳内部，”马丁内斯·奥利韦罗斯补充道
哥伦比亚人，包括波哥大哥伦比亚国立大学的学生Á·安赫尔·马丁内斯和瓦莱里娅·金特罗·奥尔特加，与他们的导师天文学副教授本亚明·卡尔沃-莫索共同撰写了《ApJ快报》
“我们对耀斑产生的声波已经了解了20多年，从那时起，我们一直在对它们的来源进行水平成像
但我们只是最近才发现，其中一些来源被淹没在太阳表面之下，”林赛说
“这可能有助于解释一个很大的谜团:这些声波中有一些是从没有局部表面扰动的地方发出的，我们可以在电磁辐射中直接看到这些扰动
我们很久以来一直想知道这是如何发生的
" 太阳耀斑引发声波(太阳地震)，声波向下传播，但由于温度升高，声波被弯曲或折射回表面，在那里产生涟漪，可以从地球轨道天文台看到
太阳物理学家发现了耀斑下方1000公里处的脉冲爆炸产生的太阳地震，这表明太阳地震和耀斑之间的联系并不简单
信用:加州大学伯克利分校卡通胡安·卡米洛·比特拉戈-卡萨斯 地震活跃的太阳 50多年来，天文学家们已经知道，太阳会与地震波产生回响，这与地球及其稳定的地震活动十分相似
这种活动可以通过从地表发出的光的多普勒频移来检测，据信是由对流风暴驱动的，这些对流风暴形成了大约德克萨斯州大小的颗粒拼凑物，覆盖了太阳表面，并不断隆隆作响
24年前，天文学家瓦伦蒂娜·扎尔科娃和亚历山大·科索维切夫发现，在这种背景噪音中，磁性区域可以引发剧烈爆炸，释放出波，形成壮观的波纹，然后在接下来的一个小时内出现在太阳表面
随着越来越多的太阳地震被发现，耀斑地震学蓬勃发展，探索它们的机制以及它们与活跃区域下面的磁通量结构的可能关系的技术也蓬勃发展
在开放的问题中:哪些耀斑产生和不产生太阳地震？太阳地震在没有耀斑的情况下会发生吗？为什么太阳地震主要从太阳黑子或半影的边缘发出？最弱的耀斑会产生地震吗？下限是多少？ 到目前为止，大多数太阳耀斑都是一次性研究的，因为强烈的耀斑，即使在太阳活动最频繁的时候，一年也可能只出现几次
最初的焦点是最大的或称X级的耀斑，根据它们发出的软X射线的强度进行分类
从哥伦比亚国立大学获得学士和硕士学位的布特拉戈-卡萨斯与林赛和马丁内斯·奥利韦罗斯合作，对相对较弱的太阳耀斑进行了系统的调查，以增加他们的数据库，从而更好地了解太阳地震的机制
在2010年至2015年间由RHESSI卫星捕获的75颗耀斑中，有18颗产生了太阳地震。RHESSI卫星是美国宇航局的一颗X射线卫星，由空间科学实验室设计、建造和运营，于2018年退役
布伊特拉戈-卡萨斯的一个声音瞬变，即2011年7月30日的耀斑，吸引了现在是研究生的本科生马丁内斯和金特罗·奥尔特加的目光
“我们给了国立大学的学生合作者一份我们调查中的耀斑清单
他们是第一个说‘看看这个’
不一样！这里发生了什么？”布特拉戈-卡萨斯说
“所以，我们发现
太刺激了！" 美国宇航局太阳动力学观测站观测到的2011年7月30日太阳耀斑的时间推移序列
左框显示琥珀色的可见光发射和红色的过量紫外线发射
右图显示了太阳表面辐射的视线多普勒速度
在耀斑脉冲阶段之后的20到40分钟之间(时间线上的IP)，向下释放到太阳内部的强烈声音扰动已经折射回外围表面，距离耀斑位置数万公里，以引起向外传播的表面波纹(右图)
电影比实时快200倍；与左图相比，右图中的波纹放大了三倍
荣誉:查尔斯·林赛 马丁内斯和金特罗·奥尔特加是一篇论文的第一作者，这篇论文描述了2011年7月30日耀斑释放的波的极端冲动性，发表在2020年5月20日的《天体物理学杂志快报》上
这些波具有光谱成分，给研究人员提供了前所未有的源分布的空间分辨率
由于美国国家航空航天局的太阳动力学观测卫星提供了极好的数据，该小组能够精确定位在光球层下1000公里处产生地震波的爆炸源
相对于太阳半径近700，000公里，这是浅的，但比以前已知的任何太阳声源都要深
淹没在太阳光球层之下的源，其自身的形态和在外层大气中没有明显的直接覆盖扰动表明驱动声瞬变的机制本身是被淹没的
林赛说:“它可能通过自己的能量源触发一次小型爆炸来工作，就像远程触发地震一样。”
“上面的耀斑震动了地表下的一些东西，然后一个非常紧凑的水下能量单位以声音的形式被释放出来，”他说
“毫无疑问，这与耀斑有关，只是这种深层致密源的存在暗示了一种单独的、独特的、致密的水下能源驱动辐射的可能性
" Buitrago-Casas和Martinez Oliveros记录的中型太阳耀斑中，约有一半与太阳地震有关，表明它们通常一起发生。
该小组后来发现了与更弱的耀斑相关的其他水下来源
水下声源的发现提出了一个问题，即是否存在声学瞬变自发释放的情况，没有表面扰动，或者根本没有耀斑
马丁内斯·奥利韦罗斯说:“如果太阳地震可以在太阳中自发产生，这可能会给我们带来一个预测工具，如果瞬变可以来自尚未打破太阳表面的磁通量的话。”
“这样我们就可以预见到磁通量不可避免的后续出现
我们甚至可以预测一些细节，比如一个活跃区域将会有多大，以及它可能会产生什么类型的耀斑
这是一个渺茫的希望，但很值得研究
"
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