网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

实验室等离子体技术揭示恒星之谜

0
分享至

中国原子能科学研究院 周书华 编译自 Susan Curtis. Physics, September 4,2026

本文选自《物理》2026年第10期

研究人员利用高功率激光驱动高磁化等离子体,对控制日冕物质抛射的恒星物理过程进行了探究。


一些最具代表性的太阳图像记录了日冕物质抛射(CME)所蕴含的爆发性能量——在CME过程中,巨大的磁化等离子体云从太阳大气层中喷发而出。然而,CME在其他恒星上极少被观测到,这一情况多年来一直令天体物理学家们感到困惑。如今,一个国际研究团队设计了一项实验,能够在实验室环境中重现这些恒星爆发现象,从而为“日冕物质抛射可被强磁场抑制”这一观点提供明确的证据。该实验方法亦可应用于探究磁约束在其他恒星活动中的作用。


太阳活动。日冕物质抛射——例如这张由太阳动力学观测站于2012年8月拍摄的照片——对空间天气有重大影响。天文学家一直在附近恒星周围寻找类似事件,但只探测到少数几个

当太阳磁场发生扭曲和失稳时,就会发生太阳日冕物质抛射。在此过程中,磁能的突然释放可将巨大的等离子体流抛射至太空中。这种现象对地球产生的影响表现为地磁暴、壮观的极光以及偶尔出现的电子系统紊乱。天体物理学家曾试图在邻近恒星上搜寻CME的迹象,但目前已识别出的少数候选事件的强度远低于根据太阳CME数据所预期的水平。

研究人员推测,CME活动的差异是因恒星磁场的差异所导致的。用于开展CME研究的恒星通常为年轻且距离地球较近的恒星,它们高速自转,所产生的磁场强度约为太阳磁场强度的10至100倍。此前的模拟研究表明,如此强的磁场可能会阻碍CME从恒星表面逸出,但目前尚缺乏直接证据来支持这一理论。


磁场的作用。基于激光产生等离子体的数值模拟结果显示(深色区域表示较高密度):当磁场强度为10 T时(上图),等离子体向外流动,仅通过所谓的“槽纹”不稳定性逐渐损失能量;当磁场强度为30 T时(下图),扭曲不稳定性使等离子体流发生偏转,导致能量损失更为迅速,最终使等离子体完全停止运动

由德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的天体物理学家Julian Alvarado-Gómez与法国巴黎综合理工学院的等离子体物理学家Julien Fuchs共同领导的团队设计了一项实验,旨在重现CME从恒星发射进入太空时所处的物理条件。该团队利用法国强激光应用实验室(LULI)的实验设备,向由特氟龙制成的平面靶材发射激光脉冲。每个脉冲均产生一股由电离化的聚四氟乙烯分子组成的高温等离子体流,该等离子体流从靶材处喷射而出。为模拟恒星磁场,靶室内的两组导线线圈产生一个垂直于等离子体流动方向的强磁场。该背景磁场将等离子体流压缩成一个平坦且向外运动的薄片。研究人员将某些物理量(例如磁压与等离子体压力之比)的取值设定为与天体物理环境中的数值相近,从而确保其实验室系统所呈现的演化过程与恒星CME的演化过程一致。随后,他们观察了增加磁场强度所产生的影响。在10 T的磁场强度下,等离子体在实验时间尺度内无阻碍地流动;当磁场强度达到30 T时,出现了明显的改变:等离子体流开始扭曲并分岔,等离子体流的速度也显著减慢,随后在行进约10 mm后完全停止。这一现象与在邻近恒星周围观测到的微弱CME现象相符。

为探究这一现象背后的物理机制,研究团队利用成熟的数值模型复现了实验观测结果。在强磁场条件下,该模型揭示了实验室环境下等离子体流中存在的类扭曲不稳定性现象;这些不稳定性导致等离子体流分裂成多个小流束,并最终逐渐消散。

这些结果与天体物理模拟结果一致,当磁场强度超过某一阈值时,便能阻止特定能量的日冕物质抛射逃离其宿主恒星。将实验室的结果外推至天体物理尺度后可知,对于典型的CME能量而言,该阈值约为100高斯 (0.01 T)——这一数值对于年轻恒星而言属于正常范围。

广而言之,如此强的磁场与等离子体流相互作用的能力,为研究恒星环境提供了新的机遇。

欢迎订阅2026年《物理》杂志

《物理》是由中国科学院物理研究所和中国物理学会主办的权威物理类中文科普期刊,注重学科性与科普性相结合,秉承“轻松阅读,享受物理”的办刊理念,集学科大家之力,追踪物理学成果,服务物理学领域,促进学科交叉,让科学变得通俗易懂。已成为我国众多物理专业的大学生、研究生、物理学家案头常读的刊物之一。

(期刊订阅)

订阅方式:编辑部直接订阅优惠价240元/年,全国包邮。

方式1微信订阅

在“物理所财务处”微信公众号缴费,操作如下:公号下方“业务办理”-“订刊费”-收费部门“《物理》编辑部”,之后填写相应信息。如有问题,可添加编辑微信咨询:18627635857。

(注:仅针对需要对公开电子发票的读者,且务必提供正确的单位名称和单位税号)

方式2银行汇款

开户行:中国农业银行北京科院南路支行

户 名:中国科学院物理研究所

帐 号:11250101040005699

(注:请注明“《物理》编辑部”,汇款成功后请及时联系编辑部登记邮寄地址)

编辑部联系方式:

咨询电话:010-82649277;82649029

Email:physics@iphy.ac.cn

(赠阅活 动 )

为答谢广大读者长期以来的关爱和支持,《物理》编辑部特推出优惠订阅活动:凡直接向编辑部连续订阅2年《物理》杂志,将获赠《岁月有情- <物理> 50周年纪念本》。内有自1972年至2022年《物理》发表的50篇精选文章信息,扫描对应的二维码,可重温经典之作,感悟物理科学的真谛,领略学科大家的风采。希望读者们爱上《物理》!


特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
英国小两口在拼多多买了个花园拱门,收到包裹懵逼了!网友:这就是为什么有些人不该获得选举权的原因...

英国小两口在拼多多买了个花园拱门,收到包裹懵逼了!网友:这就是为什么有些人不该获得选举权的原因...

悦居英国
2026-10-16 18:52:20
姆巴佩在中国市场彻底凉了!中国商业代言基本归零,触碰民族红线,不是一句道歉就万事大吉

姆巴佩在中国市场彻底凉了!中国商业代言基本归零,触碰民族红线,不是一句道歉就万事大吉

开成运动会
2026-11-04 21:48:21
德天空:凯恩与拜仁续约后,新合同税前年薪至少2500万欧

德天空:凯恩与拜仁续约后,新合同税前年薪至少2500万欧

懂球帝
2026-11-05 16:07:12
从确诊到去世仅15天,“央视最帅主持人”的遭遇为人们敲响警钟

从确诊到去世仅15天,“央视最帅主持人”的遭遇为人们敲响警钟

银河史记
2025-11-03 19:31:33
游客大兴机场打车到建国门,50公里收660元,司机不打表已被拘留

游客大兴机场打车到建国门,50公里收660元,司机不打表已被拘留

爱下厨的阿酾
2026-11-05 15:01:02
红果成为全国第四大 APP,那么前三大 APP 是啥?

红果成为全国第四大 APP,那么前三大 APP 是啥?

正经说个事儿
2026-10-30 06:47:41
长征立下大功的张闻天、王稼祥,为何后来淡出中央核心?

长征立下大功的张闻天、王稼祥,为何后来淡出中央核心?

优趣纪史记
2026-11-05 08:13:21
皇马3:2赢下雅典,维尼修斯舆论缠身,赛场四点细节证明他走投无路

皇马3:2赢下雅典,维尼修斯舆论缠身,赛场四点细节证明他走投无路

妙知
2026-11-05 15:39:32
问界汽车遭遇史上最大销量滑铁卢

问界汽车遭遇史上最大销量滑铁卢

李东阳朋友圈
2026-11-03 10:21:27
佛州9人空难惨案,20岁女副驾身份曝光,坠机前给男友发最后短信

佛州9人空难惨案,20岁女副驾身份曝光,坠机前给男友发最后短信

向天祈福
2026-11-05 06:12:05
与冻结赛跑:黑了币安 64 亿美金后,朝鲜黑客是如何洗钱的?

与冻结赛跑:黑了币安 64 亿美金后,朝鲜黑客是如何洗钱的?

吴说
2026-11-03 19:02:42
WTI原油跌破90美元, 原油期货累计跌超14% 美国副总统: 共和党败选,原因就是伊朗战争

WTI原油跌破90美元, 原油期货累计跌超14% 美国副总统: 共和党败选,原因就是伊朗战争

每日经济新闻
2026-11-05 08:33:28
让退休老人都有幸福感,而不是让一小部分人有根本花不完的养老金

让退休老人都有幸福感,而不是让一小部分人有根本花不完的养老金

白米饭怎么吃
2026-10-05 08:02:23
中际旭创,大反转48小时

中际旭创,大反转48小时

商业黑板报
2026-11-05 08:28:34
油价调整消息:大逆转!国内油价上调变下调,11月5日加油站油价表

油价调整消息:大逆转!国内油价上调变下调,11月5日加油站油价表

有料财经
2026-11-04 23:48:03
前三季度全国结婚登记464.8万对

前三季度全国结婚登记464.8万对

第一财经资讯
2026-11-05 13:40:55
10年前,娶了泰国“最美人妖”的北京男子,现在他后悔不后悔?

10年前,娶了泰国“最美人妖”的北京男子,现在他后悔不后悔?

玲儿爱唱歌
2026-11-04 16:22:58
太荒唐了!已婚女子和男网友约会,发生关系后累的睡着,被惊醒后拒绝给男网友钱,女子追悔莫及

太荒唐了!已婚女子和男网友约会,发生关系后累的睡着,被惊醒后拒绝给男网友钱,女子追悔莫及

丫头舫
2026-10-26 15:48:41
别再叫“电诈”了:徽剑案撕开的,是比恐怖组织更深的恶

别再叫“电诈”了:徽剑案撕开的,是比恐怖组织更深的恶

迷世书童
2026-10-30 00:05:10
姆巴佩终于发声了,不是公开道歉,而是傲慢与不屑

姆巴佩终于发声了,不是公开道歉,而是傲慢与不屑

天光破云来
2026-11-05 14:05:15
2026-11-05 16:47:00
中国物理学会期刊网 incentive-icons
中国物理学会期刊网
最权威的物理学综合信息网站
4515文章数 21979关注度
往期回顾 全部

科技要闻

美国AI基建,突然急踩刹车!

头条要闻

91岁老人去世在殡仪馆火化 家属安葬时却发现领错骨灰

头条要闻

91岁老人去世在殡仪馆火化 家属安葬时却发现领错骨灰

体育要闻

40岁,正是绝杀的年纪!

娱乐要闻

关婷娜43岁仍未婚早有后路

财经要闻

伯克希尔,连续3天扫货!

汽车要闻

省钱 它是认真的!银河星耀6EF每公里成本只要2毛

态度原创

旅游
健康
本地
公开课
军事航空

旅游要闻

寻味义安丨我宣布:义安已到“最佳赏味期”!

痘痘长到25岁还没完?查查内分泌

本地新闻

乌兰察布:以前种土豆,现在种Token

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

特朗普称伊朗战事何时结束将由其决定

无障碍浏览 进入关怀版