【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】为什么彗星在太空中穿越太空的奥秘已经得到了解决，这要归功于一个团队的新研究，该团队包括来自STFC中央激光设备(CLF)和RAL空间的科研人员。长期以来，科学家们一直在想为什么彗星会辐射出x射线，因为x射线通常与太阳之类的热物体有关，而彗星则是太阳系中最冷的天体之一。当彗星通过太阳系时，它们与太阳辐射、太阳风和太阳磁场相互作用。这种相互作用产生了一种可见的大气或彗发，围绕彗星和彗星的彗尾，在某些情况下产生x射线。这些x射线是在彗星的太阳侧产生的，在那里太阳风影响彗星大气形成一个弓形冲击。为了研究x射线是如何从彗星中发射出来的，来自15个研究机构的科学家团队在巴黎的LULI激光设备上进行了实验，他们在那里复制了太阳风与彗星的相互作用。

图片：CC0 Public Domain

参与该项目的STFC团队，在为太阳风与彗星的相互作用提供科学模型方面发挥了重要作用。这包括产生等离子体湍流的理论模型，湍流中电子的加速和加速电子的x射线发射。STFC团队还支持牛津大学的一个团队进行数值模拟，并进行了目标制造。CLF的教授Bob Bingham领导了参与该项目的STFC团队。这些实验结果很重要，因为它们提供直接的实验证据表明，物体移动通过磁化等离子体可以网站电子加速的天体物理学的一个概况，不仅发生在彗星,而且在行星不但，等我们自己的地球，甚至在超新星残骸在整个星际气体喷射物质移动，实验还证实了该团队的理论模型。STFC团队的其他成员包括CLF的Raoul Trines博士和Chris Spindloe，以及来自STFC的RAL空间设施的Ruth Bamford博士。对于CLF的Raoul Trines博士来说，这个项目的亮点是重现了自然的力量。

作为一个理论家发现很神奇的是，在实验室中合理地复制天体物理现象是可能的，以检验我们对自然的物理理解。在实验中，研究小组将激光束发射到一个塑料薄膜上，它爆炸了，产生了大量的电子和离子被排出，形成了像太阳风一样的电离气体(等离子体)的高速流动。这种“等离子体流”随后受到一个实心球体的影响，即所谓的实验室“彗星”，它离塑料箔大约一厘米远，就像一颗真正的彗星经过太阳系时所发生的情况。研究发现，等离子体湍流使电子在上游等离子体中加热到大约一百万度。这些热电子负责发射x射线，但只在磁场存在的情况下。这项研究也揭示了被称为注射问题的宇宙射线之谜。人们普遍认为，强烈的激波会加速粒子加速到非常高的能量，然而，它们需要足够快的粒子来穿过激波，即注入问题。每次粒子穿过激波，它们都会获得能量。这个最新的实验清楚地证明了等离子体湍流可以提供一个快速粒子的来源来克服注射问题。

从空间科学的观点来看，这项研究对于更好地理解创造宇宙射线的机制是很重要的。最危险的宇宙射线是来自太阳或太阳系外的高能粒子。它们能像小******一样穿透厚重的墙壁，给宇航员和航天器技术带来严重的危险。由于太空天气(众所周知)破坏卫星，数十亿英镑可能面临风险。宇航员在地球磁层外的长期任务可能会受到来自这些粒子的生命威胁剂量的辐射。为了保护它们，我们需要了解这种辐射是如何产生的，这样我们就可以预测它，并发出警告，甚至使用类似的机制保护它。像这样的实验室实验使我们能够测试我们对宇宙射线如何在受控环境中加速到如此高的能量的理解。在太空中不容易做到的事情。这篇论文发表在《自然物理》杂志上。

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• 参考：Nature Physics

• 内容：经“博科园”判定符合今主流科学

• 来自：卢瑟福阿普尔顿实验室

• 编译：光量子

• 审校：博科园

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