TeV太阳伽马射线研究 揭示太阳隐藏磁场的奥秘
由香港中文大学（中大）物理学系吴震宇教授领导，并与英国埃克塞特大学Andrew Hillier教授和荷兰阿姆斯特丹大学Shin'ichiro Ando教授合作的《TeV太阳伽马射线作为探测太阳网络间磁场的工具》研究中，提出了利用高能伽马射线探索太阳隐藏磁场的崭新方法。研究显示兆电子伏特（TeV）太阳伽马射线——观测太阳发射最高能量的光线，能揭开磁场隐藏在太阳之中的奥秘。有关成果近日已于国际研究期刊《Physical Review Letters》发表。
探索太阳伽马射线、磁场与宇宙射线传统观测太阳的方法依赖分析可见光、X射线，或较低能量的辐射，以分析太阳的磁场活动。太阳伽马射线是宇宙射线与太阳大气相互作用下产生的辐射能量，而宇宙射线则是恆星死亡后产生高能量的粒子。最近，位于墨西哥的高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）检测到有纪录以来最高辐射能量的TeV太阳伽马射线。有关结果表明，太阳内部必然存在强大的磁场以重新导向宇宙射线的路径。然而，这些磁场位于太阳的哪个区域，以及宇宙射线如何在太阳复杂的大气磁场中传播并产生这些 TeV 伽马射线，仍是未解之谜。
此项研究提出，太阳表面（光球层）下方存在强大的水平磁场，虽然这些磁场无法直接观测，但他们很可能是产生TeV太阳伽马射线的关键。当这些磁场浮现到太阳表面时一般被称为 “网络间磁场”，它们能够改变高能宇宙射线的运动路径，从而产生被HAWC观测到的TeV太阳伽马射线。这一发现不仅有助破解太阳伽马射线的谜团，亦确立了伽马射线为研究太阳磁场的重要角色，完善了传统的研究方法。
图一：宇宙射线被水平磁场反射的现象。
太阳周期由太阳磁场所驱动，并影响著太阳耀斑和日冕物质抛射等现象。此现象可对地球的太空环境造成影响，例如影响卫星通讯、电网运作，以及太空任务安全。因此，研究太阳磁场有助提升太空天气预报准确度、保护科技设施，以及确保未来月球和太空任务安全。
随著中国高海拔宇宙线观测站（LHAASO）等设施对伽马射线的观测进行更深入的探索，并配合未来太空任务和详细的数值模拟研究，科学家将逐步揭开太阳的奥秘。
图二：HAWC观测到的TeV太阳伽马射线，及利用水平磁场得出的理论计算结果。
是次研究获裘槎基金会、研究资助局（RGC）、国家自然科学基金（NSFC）、英国科学技术设施理事会（STFC UK）、日本学术振兴会/文部科学省科研费（JSPS/MEXT KAKENHI Japan），以及中大策略伙伴研究合作奖助计划（SPARC）支持。
研究全文Ng, K.C.Y., Hillier A., & Ando S. (2025). TeV Solar Gamma Rays as a Probe for the Solar Internetwork Magnetic Fields. Physical Review Letters, 125. https://doi.org/10.1103/l6qw-8c1h.
2025年12月