维度网讯，NASA帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）近日点穿越日球层电流片（heliospheric current sheet）时，探测到能量远超现有模型预测的高能质子。由西南研究院（Southwest Research Institute）的Mihir Desai领导，与马里兰大学（University of Maryland）电子与应用物理研究所（Institute for Research in Electronics and Applied Physics）的James Drake、Marc Swisdak和Zhiyu Yin合作，确认磁重联过程中的磁岛合并是加速机制，相关分析发表于《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。被探测到的质子能量水平约为现有模型预测的每粒子可用磁能的一千倍。

日球层电流片是太阳风中的一个巨大扭曲表面，太阳磁场在此反转极性。帕克在近日点穿越该电流片时，探测器浸入日冕，电流片比近地太阳风中观测到的更窄、结构更复杂。在磁重联事件下游的尾流区内，磁力线断裂并重新连接，释放的能量分布到周围等离子体中。帕克探测到了能量高达约400 keV的捕获质子，这些粒子被限制在磁重联尾流中形成的磁岛结构内。磁岛合并过程——这些闭合磁力环相互作用并结合——似乎是加速质子达到观测能量的机制。

模型预测与帕克测量值之间一千倍的差异构成了解读的关键。磁重联作为粒子加速机制并非新概念，该过程理论上在一系列天体物理环境中对带电粒子加速起贡献。但此前未预测到的是，近太阳重联尾流中的能量提升可通过磁岛合并途径达到这一水平。

现有太阳高能粒子（solar energetic particles）模型通常将最高能事件归因于大尺度激波，如日冕物质抛射（coronal mass ejections）的驱动激波前以及共转相互作用区（co-rotating interaction regions）的形成激波。电流片处重联至多被视为能产生中等能量粒子的次要贡献者。帕克测量数据显示该图景需要修正：磁岛合并机制产生的质子能量足以挑战重联与激波加速之间的界限。

该发现也为日冕加热问题提供新线索。日冕温度可达数百万摄氏度，而光球层约5500°C，维持该梯度的能量来源尚未完全确定。如果电流片处重联正在产生帕克所测量能量的粒子，则它也在向周围等离子体沉积能量，速率可能高于模型假设。通过磁岛合并进入粒子加速的能量必然来自磁场，追踪可进一步约束重联对整体日冕加热的贡献程度。

帕克太阳探测器已完成超过二十次近日点穿越。为本研究提供数据的日球层电流片穿越可重复，团队可在更多事件中寻找磁岛特征并检验观测到的粒子能量是否为一致特征。欧洲空间局（European Space Agency, ESA）的太阳轨道器（Solar Orbiter）在稍远距离提供补充测量，两艘航天器对同一粒子群的比较将有助于确定源区附近特征与中间太阳风变化的贡献。

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