“悟空”号新发现：观测到“福布斯下降”事件

交汇点讯 记者近日从中国科学院紫金山天文台获悉，“悟空”号暗物质卫星观测到2017年9月一次巨大的太阳耀斑后发生的“福布斯下降”事件。过去对“福布斯下降”的研究通常通过地面布设的中子监视器进行间接探测，通过卫星实验进行直接观测具有重要的科学意义。

什么叫“福布斯下降”？紫金山天文台访问学者、临沂大学教授藏京京科普道，这是行星际空间中比较常见的一种空间天气现象，于1937年由美国物理学家S. Forbush（福布斯）发现。该现象具体表现为，在地磁暴发生的过程中，地球附近的宇宙线粒子的强度会在十几个小时左右的时间快速下降，又在一到两周左右的时间逐渐恢复到正常水平。

后来，科学家们逐渐认识到“福布斯下降”是与太阳活动相关的。一些剧烈的太阳活动会抛射出大量日冕物质。这些带有磁场的等离子体物质在行星际空间中运动速度非常快，会产生激波，并增强其附近的磁场。当日冕物质裹挟着激波和磁场穿过地球附近时，就像一个扫把，把地球附近的宇宙线粒子都扫走了，导致了宇宙线粒子的强度快速降低；当它离开地球后，宇宙线粒子的强度又缓慢恢复到正常水平。

“对‘福布斯下降’事件的精确观测，可以帮助我们理解宇宙线粒子在太阳系中的输运方式，对现有的输运理论进行更加精确的检验和修正。”藏京京说。

2017年9月，发生了第24个太阳周期中级别最高的一次太阳耀斑事件，并伴随着剧烈的日冕物质抛射。事件发生时，很多在轨运行的卫星都选择了安全模式运行或直接关机。相对于其他轨道倾角小的卫星，作为一颗极轨卫星的“悟空”号受这种空间天气事件的影响更为严重。然而，借助于优秀的设计和可靠的质量，“悟空”号正常运行并采集数据，观测到了此次“福布斯下降”事件。

通过分析“悟空”号的数据，“悟空”号国际合作组获得了正负电子从2 GeV到20 GeV能段的“福布斯下降”的精细行为，时间分辨率达到6小时。这是国际上迄今为止对宇宙线正负电子福布斯下降进行的最高时间分辨率和最高能量覆盖的测量。作为比较，PAMELA卫星对2006年的一次电子福布斯下降的观测最高能量仅为5 GeV，时间分辨率为2天。

此次探测不仅证实了福布斯下降幅度随能量降低的事实，同时还发现宇宙线电子流量下降后的恢复时间呈现出复杂的能量依赖性。“这需要我们进一步完善现有的理论模型。”藏京京说。

新华日报·交汇点记者 蔡姝雯 供图 视觉中国