我們的太陽是看似溫馴的黃矮星，有時卻會表現得十分暴躁。今年的太陽風暴不僅強烈，還讓低緯度地區出現了壯觀的極光。但是，太陽的能量釋放是否能超越我們的想像？近期發表在《科學》期刊上的一項研究，揭示了類太陽恆星可能發生超級閃焰，而且頻率比想像中的更頻繁。
圖說：NASA SDO記錄的2024/02/16 X2.5太陽閃焰事件，分別強調EUV、日冕熱電漿、色球層。來源：NASA/SDO
超級閃焰是一種非常強烈的爆發事件，能在短短時間內釋放出超過1034erg的能量，相當於數百萬顆核彈的威力。這類事件和太陽閃焰類似，但規模要大得多。
研究團隊使用NASA的克卜勒太空望遠鏡觀察56,450顆與太陽相似的恆星，這些恆星的表面溫度介於5,000K到6,500K之間，光度和特性接近太陽。為了保證結果的準確性，研究團隊排除了旋轉速度過快的年輕恆星和雙星系統。根據累積4年的觀測資料，團隊發現2,527顆恆星共發生了2,889次超級閃焰。統計結果顯示，類太陽恆星平均每百年可能發生一次這樣的能量大爆發。這些資料等同於22萬年的恆星活動記錄，比利用同位素研究太陽過去15,000年的活動記錄更加全面。
歷史上，太陽曾經發生過最強的一次閃焰事件是1859年的卡靈頓事件，當時造成北美地區的電報系統與電網失靈，在靠近赤道的低緯度地區也能看見極光。該閃焰事件釋放的能量約10 32erg，僅為超級閃焰的百分之一。研究顯示，太陽的閃焰頻率和能量分佈與類太陽恆星的超級閃焰分佈極為相似，呈現指數下降的趨勢（～E**-α，α\=1.97），可能說明它們是由相同的物理機制所驅動。
圖說：太陽閃焰與恆星閃焰的累計頻率─能量分佈圖。橘色實線為研究團隊使用克卜勒太空望遠鏡光度資料取得的結果，黑色虛線為對閃焰能量>1034erg事件的指數擬合（～E**-α，α\=1.97）。由於較低的訊噪比使恆星閃焰能量<1034erg事件的資料不完整，而使用1986年至2020年的太陽閃焰資料（綠色實線）擬合的結果為α\=1.399，範圍在1029至erg1033erg之間，延伸至更高能量閃焰事件的範圍與恆星閃焰事件的擬合結果相關聯。來源：Valeriy Vasilyev et al. (2024)
以往的研究認為超級閃焰的頻率較低，可能每數千年或數萬年才會發生一次，但是這些結果主要受到樣本選擇和檢測方法的限制。例如，早期的研究多集中於旋轉速度較快的恆星，並設定了較高的檢測閾值，忽略了低能量事件。此次研究則採用了更敏感的檢測技術，並透過高精度定位排除了背景幹擾，從而得出了更準確的結果。然而仍有許多疑問尚待解決，超級閃焰是否一定伴隨日冕物質拋射（CME）？它們與極端太陽粒子事件（SEP）之間的關聯又是什麼？這些問題需要進一步的觀測和理論研究來回答。
對現代社會而言，超級閃焰的威脅不容小覷，現代文明高度依賴科技，強烈的太陽風暴可能會損害導航、通訊和電力系統。如果超級閃焰發生，後果將更加嚴重。為了應對這種威脅，ESA計劃於2031年發射名為Vigil的探測器，專門用於監測太陽活動並提供早期預警，以提早應對降低對系統的損害。（編譯／王庭萱）
資料來源：SciTechDaily
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