过去一年里，太阳活动显著增加。特别是在5月，当月共发生了350多起太阳风暴、太阳耀斑和地磁风暴。其中包括20年来最强的太阳风暴，这次太阳风暴让很多更低的纬度的区域出现了极光，以及自2019年12月以来观测到的最强太阳耀斑。考虑到太阳活动对无线电通信、电网、导航系统、航天器及宇航员所构成的威胁，多个机构正积极监测太阳的活动，以深入了解其长期行为。
然而，天文学家尚未确定太阳能否产生“超耀斑”，或者这种“超耀斑”的频率有多高。虽然树木年轮和千年冰川样本可以记录最强的超耀斑事件，但它们无法有效地确定超耀斑的发生频率。此外，对太阳活动的直接观测仅始于太空时代。在一项最新研究中，国际研究团队采用了一种新的方法。他们通过分析开普勒望远镜观测到的数万颗类太阳恒星的数据，估算出像太阳这样的恒星，大约每个世纪会产生一次超耀斑。
这项研究由以下机构共同完成：马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）、索丹凯莱地球物理观测站（SGO）、奥卢大学空间物理与天文学研究部门、日本国立天文台（NAOJ）、科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室（LASP）、国家太阳天文台（NSO）、巴黎-萨克雷原子能与替代能源委员会、巴黎大学，以及多所大学的研究团队，相关研究论文已发表于《科学》杂志（Science）。
超耀斑以其释放的极强辐射而闻名，能量大约为10³²尔格，相当于6.2444电子伏特（eV）。作为对比，1859年的卡灵顿事件，这是过去200年中最剧烈的太阳风暴之一。虽然这次太阳耀斑造成了广泛破坏，导致北欧和北美的电报网络崩溃，但其释放的能量仅为超耀斑的百分之一。尽管树木年轮和冰川样本记录了过去发生的强大事件，但通过同时观测成千上万颗恒星，天文学家能够更深入地了解最强耀斑的发生频率。
开普勒太空望远镜尤其适用于这个任务，该望远镜多年来持续监测着大约10万颗主序星，寻找周期性亮度下降的迹象，以确定系外行星的存在。这样的观测也记录了无数次太阳耀斑，这些耀斑在观测数据中表现为短暂而明显的亮度峰值。正如马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）主任、论文合著者Sami Solanki教授在MPS新闻发布中解释的那样：
“我们无法在数千年的时间尺度上观测太阳。然而，我们可以在较短时间内监测成千上万颗与太阳非常相似的恒星的行为。这帮助我们估算超耀斑的发生频率。”
在这项研究中，研究团队分析了56,450颗开普勒太空望远镜观测过的类太阳恒星，数据主要来自于2009年至2013年。这项工作包括仔细分析图像，寻找潜在超耀斑的迹象，这些迹象通常仅有几个像素大小。团队在恒星的选择上十分谨慎，仅选择了表面温度和亮度与太阳相似的恒星。此外，研究人员还排除了潜在的误差来源，包括宇宙辐射、瞬态现象（如小行星或彗星），以及附近其他类型恒星产生的耀斑干扰。
总而言之，开普勒望远镜的观测数据为该研究团组提供了约22万年内恒星活动的证据。借助这批数据，他们在观测的2527颗恒星中识别出2889次超级耀斑，平均频率为每个世纪每颗恒星爆发一次超级耀斑。而之前的巡天研究识别超级耀斑的平均时间间隔为一千至一万年，并且无法确定观测到耀斑的确切来源，同时还必须把研究范围限制在孤立恒星的活动中。最新的基于开普勒数据的研究工作是目前为止最精确且灵敏的。
以往的工作通过各种间接证据和过去几十年中的观测数据，得到了超级耀斑周期更长的结论。在历史的超级耀斑事件中，每当太阳释放大量的高能粒子并穿过地球大气层时，都会产生大量的放射性同位素碳-14（C14）。这种半衰期极长的同位素可以在树木、冰川中保留数千年以上，让天文学家能够识别出历史上发生过的剧烈太阳活动以及它们发生的时间。
通过同位素测年的方法，天文学家在过去的一万两千年内识别出5次极端太阳高能粒子风暴和3次疑似活动，表明太阳超级耀斑的活动周期约为1500年。然而，该研究团组声明过去可能发生过更加极端的超级耀斑与太阳高能粒子风暴。该论文的共同作者之一，来自Oulu大学的Ilya Usoskin博士指出：“目前我们尚不清楚巨型耀斑是否会伴随有日冕物质抛射，以及超级耀斑与极强太阳高能粒子风暴之间的具体关系，仍需进一步研究。“
相关知识：
太阳是位于太阳系中心的一颗恒星。它是一个由核心区域的核聚变反应加热的巨大的、近乎完美的高温等离子体球，其表面辐射出的能量集中在可见光和红外波段，紫外波段只占约10%。迄今为止，太阳是地球上所有生命最重要的能量来源，也是许多文化的共同信仰，自古以来，它就的、一直是天文学研究的核心主题。太阳绕银河系中心进行公转运动，轨道半径为两万四千至两万八千光年。
地球与它的距离是一个天文单位（约1亿4960万公里）或者大约8光分。太阳的直径约为139万1400公里（或86万4600英里），是地球直径的109倍。太阳的质量大约是地球的33万倍，约占太阳系总质量的99.86%。太阳的质量组成约为73%的氢，25%的氦，剩下的2%为其他各种重元素，包括氧，碳，氖和铁等。
尽管这项新研究没有指出下一次超级耀斑将在何时发生，它的结论依然需要我们警惕。作为研究的共同作者之一，来自马克思·普朗克太阳系研究所（MPS）的 Natalie Krivova 博士指出。“新的数据提醒我们，即便是那些最剧烈的太阳活动也是它的自然现象。”与此同时，准备的最好方式是定期地监测太阳，以确保能够准确预报并事先发出预警。到2031年，这将由欧洲航天局的“守夜”探测器项目支持，MPS在其偏振和磁成像仪（Polarimetric and Magnetic Imager ，PHI)的建设中提供帮助。
相关知识
超级耀斑是在恒星上观测到的剧烈爆发，它的能量可高达典型太阳耀斑的一万倍。这类恒星满足使它们能够被视为类太阳恒星的条件，并被认为将在相当长的时间内保持稳定。最初的九颗候选恒星经过了多种方式的探测，但开展系统性研究，在开普勒太空望远镜发射前是不可能的，这台望远镜在很长的时间内以非常高的精度监测了大量类日恒星。这表明少部分恒星发生剧烈的爆发。
在许多情况下，在同一颗恒星上会发生多次爆发事件。较年轻的恒星更有可能爆发，但强烈的爆发现象在太阳类似时期的恒星上被观测到。
对耀斑现象的最初解释解释是通过假设有巨大行星在非常接近的轨道上运行，以至于行星与恒星的磁场有连接。行星的轨道会扭曲磁场线，直到这种不稳定的状态导致磁场能以耀斑形式释放。然而，并没有这样的行星凌日而被开普勒太空望远镜观测到，这一理论也已被废弃。
所有超级耀斑恒星都表现出准周期性的亮度变化，这被解释为巨大的黑子随恒星自转出现。光谱学研究发现，光谱线是色球层活动的明确指标，色球层活动与强烈而分布广泛的磁场有关。这表明超级耀斑与普通的太阳耀斑只是在强度上有区别。
科学家正在尝试通过极地冰中的硝酸盐浓度、历史上的极光观测记录，以及能由太阳高能粒子产生的放射性同位素来探测过去的超级耀斑事件。尽管已经通过树木年轮中的碳—14记录找到三次可能的超级耀斑事件以及数次候选事件，我们仍然无法明确的将它们与超级耀斑事件联系起来。
太阳的超级耀斑将会造成巨大的影响，尤其是它以多重爆发的形式发生时。因为这样的多重爆发能够在与太阳有着相同年龄、质量以及组成的恒星发生，我们不能排除太阳发生这样事件的可能，但是我们目前没有发现在过去的一万年里发生过太阳耀斑的迹象。然而，类太阳的超级耀斑恒星非常罕见，且它们的磁场活动比太阳剧烈得多。如果太阳耀斑真的发生，它可能在一个明确的时期，这段时期仅占据太阳时间很小的一部分比例。
BY：universetoday
FY：Astronomical volunteer team
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