“夸父一号”新发现：太阳的小脾气里，竟藏着大能量？-新闻中心-平台-全球领先人工智能嵌入式开发平台

【导语】我国“夸父一号”卫星自2022年发射升空以来，已持续在轨观测超千日。近日，其硬X射线成像仪揭示了一类特殊C级耀斑的“反常”现象——这些“小脾气”太阳爆发虽亮度普通，却蕴含高能电子，且极少伴随日冕物质抛射，彻底颠覆了传统认知，为理解太阳爆发机制提供了全新线索。

“夸父一号”卫星示意图（来源：中国科学院紫金山天文台）

我们每天见到的太阳看起来表面平静，如同温和的“暖男”，而它也有着自己独特的“脾气”太阳爆发。为了更好地理解这位邻居，我国于2022年派出了顶尖的“太阳观测员”——“夸父一号”卫星。就在今年7月5日，这位辛勤的观测员迎来了在轨运行1000天的纪念日，并带来了一个打破传统认知的新发现。

对此，“夸父一号”HXI载荷科学家、中国科学院紫金山天文台研究员苏杨对蝌蚪君表示，此次的发现可以概括为在太阳的“小脾气”里挑出所有“身材小，力量大”的特殊事件，做了个全面“体检”，在电子加速、耀斑和抛射关联这几项上有了些意外发现，为理解太阳爆发的本质提供了新线索。

太阳的“脾气”：耀斑与日冕物质抛射

在揭开这个新发现的面纱之前，我们首先来认识一下太阳的两种主要“发脾气”方式：太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）。

其中，太阳耀斑可以想象成太阳表面的一次次超强“闪光灯”，可在短短几分钟到几十分钟内释放出巨大的能量，就像一次次剧烈的能量爆炸。而日冕物质抛射则更像是一次猛烈的“打喷嚏”，将(jiāng)数(shù)十(shí)亿(yì)吨(dūn)的(de)太(tài)阳(yáng)物质（磁场裹挟着等离子体）以极高的速度抛向太空，形成巨大的物质“炮弹”。

长久以来，科学家们认为这两者就像是孪生兄弟，常常“如影随形”。特别是当太阳发“大脾气”时（比如最强的X级耀斑），耀斑和日冕物质抛射几乎是百分之百会同时出现。这就好比，闪电越亮，雷声通常也越大。

无(wú)论(lùn)是(shì)黑(hēi)子(zi)、太(tài)阳(yáng)耀(yào)斑(bān)亦(yì)或(huò)日(rì)冕(miǎn)物(wù)质(zhì)抛(pāo)射(shè)，它(tā)们(men)能量的根源都是太阳磁场（来源：中国科学院紫金山天文台）

意外发现：不按常理出牌的“小脾气”

科学家们根据耀斑的软X射线亮度，将其分为A、B、C、M、X五个级别，威力依次以十倍增强。C级耀斑属于比较温和的“小脾气”。按照常理，这种小规模的爆发，能量和威力都应该相对有限。

然而，“夸父一号”的火眼金睛——硬X射线成像仪，在2022年底到2024年初的数据中，发现了一群“反常”的C级耀斑。

研究团队在硬X射线成像仪（HXI）探测到的1300多个C级耀斑中，筛选出了127个特殊案例。这些耀斑虽然在整体亮度上只是“C级”，但它们内部却能产生能量很高的电子，其加速效率甚至不输给那些“大脾气”的M级或X级耀斑。这就像一个外表文静的人，身体里却蕴含着短跑冠军的爆发力，非常出人意料。其实，在A、B级中也曾发现过这种案例。这次，团队把HXI看到的全找出来，做了个全面“体检”。

更大的谜团：为何“只打雷，不下雨”？

这个结果引出了一个更大的谜团。既然这些C级耀斑里的电子能量如此之高，按照“闪电越亮，雷声越大”的逻辑，它们理应比普通的C级耀斑更容易伴随日冕物质抛射。根据以往的统计研究结果，普通(tōng)的(de)C级(jí)耀(yào)斑(bān)有(yǒu)伴(bàn)随(suí)日(rì)冕(miǎn)物(wù)质(zhì)抛(pāo)射(shè)的(de)占(zhàn)比(bǐ)可(kě)达(dá)20%，研(yán)究(jiū)预(yù)测(cè)高(gāo)能(néng)C级(jí)耀(yào)斑(bān)有(yǒu)伴(bàn)随(suí)日(rì)冕(miǎn)物(wù)质(zhì)抛(pāo)射(shè)的(de)占(zhàn)比(bǐ)应(yīng)更(gèng)高(gāo)。

但(dàn)观(guān)测(cè)结(jié)果(guǒ)却(què)令人意外：在127个“高能C级耀斑”事件中，只有5例伴随着日冕物质抛射，占比不到4%！而且这少数几例还是规模较小较特殊的“喷流型”CME。

这完全不符合“耀斑与日冕物质抛射如影随形”的传统模型。这就好比我们看到了极其耀眼的闪电，却几乎听不到雷声，完全不符合常理。

对此，中科院紫金山天文台研究员苏杨对蝌蚪君解释道：“按照当前的理解，当一个磁绳结构（也就是日冕物质抛射的种子，往往是暗条、日珥、热通道、温通道、热环等）因各种原因失去平衡向外抛出时，会产生磁重联过程，这是太阳爆发能量释放的主要形式，一方面产生‘闪光’耀斑，同时也可以进一(yī)步(bù)推(tuī)动(dòng)‘雷(léi)声(shēng)’CME的(de)抛(pāo)出(chū)。但(dàn)是(shì)，我(wǒ)们(men)研(yán)究(jiū)的(de)高(gāo)能(néng)C级(jí)耀(yào)斑(bān)里(lǐ)，却(què)几(jǐ)乎(hu)没(méi)有(yǒu)抛(pāo)出(chū)的(de)CME，仅(jǐn)有(yǒu)耀(yào)斑(bān)。”

2013年(nián)，太(tài)阳(yáng)喷(pēn)发(fā)出(chū)的(de)物(wù)质。（来源：NASA）

这一“反常”现象意味着什么呢？

科学家们推测，这些“高能C级耀斑”的产生机制，可能与目前人们熟知的标准太阳爆发模型完全不同。它们高效的能量(liàng)释(shì)放(fàng)和(hé)电(diàn)子(zi)加(jiā)速，或许和其非抛射型的磁场结构相关。反过来，这也为我们进一步理解常规的爆发型事件提供了一个视角。

对于背后的原因，中国科学院紫金山天文台研究员苏杨对蝌蚪君表示，很可能(néng)和(hé)其(qí)中(zhōng)比(bǐ)较(jiào)封(fēng)闭(bì)的(de)磁(cí)场(chǎng)特(tè)性(xìng)有(yǒu)关，这(zhè)也(yě)正(zhèng)是(shì)他(tā)的(de)研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)下(xià)一(yī)步(bù)的(de)研(yán)究(jiū)目(mù)标(biāo)。苏(sū)杨(yáng)研(yán)究(jiū)员(yuán)解(jiě)释(shì)说(shuō)：“这(zhè)有(yǒu)可(kě)能(néng)是(shì)解(jiě)开(kāi)电子加速和耀斑能量释(shì)放(fàng)谜(mí)题(tí)的(de)一(yī)把(bǎ)钥(yào)匙(shi)。”

这(zhè)个(gè)由(yóu)“夸(kuā)父(fù)一(yī)号(hào)”带(dài)来(lái)的(de)新(xīn)发(fā)现(xiàn)，为(wèi)科(kē)学(xué)家(jiā)理(lǐ)解(jiě)太(tài)阳(yáng)如(rú)何(hé)加(jiā)速(sù)粒(lì)子(zi)、以及耀斑与日冕物质抛射的真实关系提供了全新的视角和线索。探索耀斑和CME之间以及它们和磁场之间的本质关联，正是“夸父一号”的主要目标。

“夸父一号”追日：2022年10月9日“夸父一号”发射升空，开启了中国综合性太阳空间观测的时代（来源：中国科学院紫金山天文台）

“逐日英雄”——夸父一号

“夸父一号”的正式名称是“先进天基太阳天文台”（ASO-S）。它的名字源于中国古代神话“夸父逐日”，这个故事不仅表达了先民探索自然的无畏精神，也寄托着中华民族千百年来揭开太阳神秘面纱的不懈求索。从“嫦娥奔月”到“夸父逐日”，这完美诠释了中国人探索宇宙的独特情怀与浪漫。

2022年10月9日，这颗由我国科学家自主提出的太阳探测卫星，在酒泉卫星发射中心搭乘长征二号丁火箭成功升空，运行在距离地球约720公里的轨道上，实现了我国天基太阳综合性探测的跨越式突破。

它的核心使命可以用一个词概括：“一磁两暴”。“一磁”指的是太阳磁场，这是太阳一切活动的“总导演”，“两暴”则指太阳上最剧烈的两种爆发现象——太阳耀斑和日冕物质抛射。

“夸(kuā)父一号”的目标，就是同时观测这三者，搞清楚太阳磁场是如何“导演”出耀斑和日冕物质抛射这两场“宇宙大戏”的，以及它们之间究竟有何内在联系。这不仅能满足人类的好奇心，更能为航天、通信(xìn)、导(dǎo)航等活动需要的空间天气预报提供数据和理论支持。

“夸父一号”的三件“神器”（来源：中国科学院紫金山天文台）

为了完成任务目标，我国科学家为“夸父(fù)一(yī)号(hào)”配(pèi)备(bèi)了(le)三(sān)件(jiàn)“神(shén)器(qì)”：全日(rì)面(miàn)矢(shǐ)量(liàng)磁(cí)像(xiàng)仪(yí)、硬(yìng)X射(shè)线(xiàn)成(chéng)像(xiàng)仪(yí)、莱(lái)曼(màn)阿(ā)尔(ěr)法(fǎ)太(tài)阳(yáng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)。这(zhè)三(sān)台(tái)载(zài)荷(hé)协(xié)同(tóng)作(zuò)战(zhàn)，使(shǐ)我(wǒ)们(men)首(shǒu)次(cì)能在一颗卫星上，实现对太阳磁场、耀斑和日冕物质抛射“前因后果”的全程同步观测。

目前，太阳正处于第25活动周的高峰期，“夸父一号”将继续坚守岗位，揭开更多关于太阳的奥秘。此次发表在国际顶尖天文学期刊《天体物理学杂志快报》上的成果，正是它献给千日纪念的一份厚礼。

2024年10月3日，夸父一号莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）载荷记录的X9级大爆发，这是太阳第25活动周迄今最强爆发(“夸父一号”团队供图)

2024年10月3日，太阳出现X9级大爆发，夸父一号硬X射线成像仪（HXI）获得的硬X射线动态能谱图(“夸父一号”团队供图)

谈及“夸父一号”已取得的成果和未来的期待，苏杨研究员对蝌蚪君表示，“夸父一号”已观测到数以千计的大大小小的爆发活动，在白光耀斑、莱曼阿尔法爆发特性(xìng)、高(gāo)能(néng)电(diàn)子(zi)属(shǔ)性(xìng)、太(tài)阳(yáng)X射(shè)线(xiàn)各(gè)向(xiàng)异(yì)性(xìng)等(děng)方(fāng)面(miàn)取(qǔ)得(de)了(le)重(zhòng)要(yào)的(de)成(chéng)果(guǒ)，同(tóng)卫(wèi)星(xīng)相(xiāng)关的(de)工(gōng)程(chéng)技(jì)术(shù)和(hé)前(qián)沿(yán)研(yán)究(jiū)文章(zhāng)总(zǒng)数(shù)超(chāo)过(guò)了150篇。苏杨研究员还表示“夸父一号”将持续观测和记录更丰富的资料，并联合我国“羲和号”等国内外的其他设备，有望在太阳爆发活动本质的理解上获得突破。（刘允）

参考信息

http://pmo.cas.cn/xwdt2019/kyjz2019/202507/t20250705_7880244.html

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/addf2f

https://www.cas.cn/zt/kjzt/cxcg/kfyh/

http://aso-s.pmo.ac.cn/

审核：“夸父一号”HXI载荷科学家、中国科学院紫金山天文台研究员苏杨