我們都知道，地球上的極光是一種美麗而神秘的自然現(xiàn)象，它是由太陽風(fēng)中的帶電粒子與地球磁場相互作用產(chǎn)生的。當(dāng)這些粒子沿著磁力線向兩極降落時(shí)，它們會(huì)激發(fā)大氣中的原子和分子發(fā)出不同顏色的光。同時(shí)，這些粒子也會(huì)產(chǎn)生一種特殊的射電輻射，稱為電子回旋脈動(dòng)輻射，它是一種高度偏振、寬帶和強(qiáng)度很大的射電波，它的頻率與粒子在磁場中的旋轉(zhuǎn)頻率成正比。這種射電輻射可以被地面或太空的射電望遠(yuǎn)鏡探測到，它可以提供有關(guān)地球磁層的重要信息。

既然地球上有這樣的現(xiàn)象，那么太陽上是否也有類似的極光呢？畢竟，太陽也有磁場，也有帶電粒子，也有兩極。事實(shí)上，太陽上確實(shí)有一些類似于極光的射電輻射，但它們通常是短暫的，持續(xù)時(shí)間只有幾分鐘或幾小時(shí)，而且它們的來源和機(jī)制還不是很清楚。但是，最近，我們發(fā)現(xiàn)了一種非常罕見的太陽上的極光般的射電輻射，它不僅持續(xù)了一個(gè)多星期，而且它的位置和形狀也很特別，它就是出現(xiàn)在一個(gè)太陽黑子上方的。

太陽黑子是太陽表面的一種暗淡而冷的區(qū)域，它是由于太陽內(nèi)部的磁場線從表面突出而形成的。太陽黑子的磁場強(qiáng)度通常比周圍的區(qū)域高幾百倍，而且它的磁場線是從一個(gè)極性的黑子進(jìn)入，然后從另一個(gè)極性的黑子出來，形成一個(gè)閉合的磁環(huán)。這樣的磁場結(jié)構(gòu)有時(shí)會(huì)被太陽的對(duì)流層擾動(dòng)，導(dǎo)致磁場線的扭曲和斷裂，從而引發(fā)太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射等活動(dòng)。這些活動(dòng)會(huì)加速大量的帶電粒子，使它們沿著磁場線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生各種波長的輻射，包括射電波。

科學(xué)家使用了美國國家射電天文臺(tái)的Very Large Array（VLA）望遠(yuǎn)鏡，對(duì)一個(gè)位于太陽北極附近的黑子進(jìn)行了連續(xù)的觀測，從2023年10月2日到10月10日，共計(jì)9天。在這期間，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種持續(xù)不斷的射電輻射，它的頻率從1.5 GHz到18 GHz不等，它的亮溫度高達(dá)10^9 K，它的圓偏振度接近100%，而且它的形狀是一個(gè)橢圓，它的長軸與黑子的磁力線的方向一致。這些特征都與地球和其他星球上的極光般的射電輻射非常相似，因此我們認(rèn)為它也是由電子回旋脈動(dòng)輻射產(chǎn)生的。

那么，這種射電輻射是如何形成的呢？在仔細(xì)分析了VLA的數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)這種射電輻射的源區(qū)位于黑子的上方約40000 km的高度，也就是在日冕的低層。在這個(gè)高度，黑子的磁場線是向內(nèi)收縮的，形成一個(gè)類似于地球磁層的結(jié)構(gòu)。我們推測，當(dāng)黑子附近發(fā)生耀斑時(shí)，一部分的帶電粒子會(huì)沿著磁場線向黑子的兩側(cè)加速，然后在黑子的上方與磁場線相交，產(chǎn)生電子回旋脈動(dòng)輻射。這種輻射的頻率與粒子在磁場中的旋轉(zhuǎn)頻率成正比，因此我們可以根據(jù)輻射的頻率來估計(jì)磁場的強(qiáng)度。我們發(fā)現(xiàn)，這種射電輻射的源區(qū)的磁場強(qiáng)度大約是1000 G，比黑子的表面磁場強(qiáng)度還要高一些。

這種射電輻射為什么會(huì)持續(xù)這么久呢？我們認(rèn)為，這是因?yàn)楹谧痈浇囊呤侵芷谛缘模扛魩讉€(gè)小時(shí)就會(huì)發(fā)生一次，而且每次都會(huì)產(chǎn)生一些新的帶電粒子，這樣就可以維持射電輻射的源區(qū)的電子密度。我們還發(fā)現(xiàn)，這種射電輻射的強(qiáng)度和頻率會(huì)隨著時(shí)間而變化，這可能是由于黑子的磁場的變化或者太陽的自轉(zhuǎn)造成的。

這種射電輻射有什么意義呢？首先，它是一種新的探測太陽黑子磁場的方法，它可以提供比光學(xué)或X射線更高的空間分辨率和更直接的磁場測量。其次，它是一種新的探測太陽耀斑加速粒子的方法，它可以提供比硬X射線或伽馬射線更寬的能譜范圍和更高的時(shí)間分辨率。最后，它是一種新的探測太陽電子回旋脈動(dòng)輻射的方法，它可以提供比以往的觀測更多的物理參數(shù)和更豐富的輻射機(jī)制。