期刊導航
令人驚嘆的圖像以前所未有的細節揭示了太陽表面
現代地面望遠鏡依靠自適應光學 （AO） 來提供清晰的圖像。通過校正大氣失真，它們為我們提供了行星、恒星和其他天體的非凡圖片。
現在，美國國家太陽天文臺（National Solar Observatory）的一個團隊正在使用AO以前所未有的細節研究太陽的日冕。
日冕是太陽的最外層，延伸到太空中數百萬公里。出乎意料的是，它比它下面的層光球.科學家稱之為“日冕加熱問題”。
日冕由太陽強大的磁場主導，是冠狀物質噴射（CMEs），它可以與地球的磁層碰撞，導致極光和地磁暴.
由于日冕比太陽表面暗，因此很難觀測。在日全食期間可以看到月亮阻擋了太陽的光球層，而像帕克太陽探測器上的天基日冕圖則通過模仿日食來完成同樣的事情。
由于大氣干擾，從地球上觀測太陽的日冕是具有挑戰性的。自適應光學使用計算機控制的可變形鏡子來抵消干擾并產生清晰的圖像。來自美國國家科學院國家太陽天文臺 （NSO） 和新澤西理工學院的研究人員為 1.6 米的 Goode 太陽望遠鏡開發了一種 AO 系統，可以精確觀察日冕的細節并揭示其精細結構。
他們的工作發表在一篇題為”使用高階太陽自適應光學觀察精細的日冕結構。“ 它發表在《自然天文學》上，NSO 的自適應光學科學家 Dirk Schmidt 是第一作者。
作者在他們的研究文章中寫道：“解析太陽日冕中的精細結構可能會為快速噴發和日冕加熱提供關鍵見解。他們指出，雖然 AO 已經在大型望遠鏡上使用了二十年，但沒有人能夠看到日冕。他們寫道：“在這里，我們展示了日冕自適應光學器件的觀測結果，這些光學器件達到了 1.6 m 望遠鏡的衍射極限，以揭示非常精細的日冕細節。
“這些是迄今為止此類觀測中最詳細的觀測結果，顯示了以前沒有觀察到的特征，而且目前還不清楚它們是什么。”- Vasyl Yurchyshyn，NJIT 太陽陸地研究中心。
太陽突起、環和雨都是由等離子體組成的。理解它們和其他未解決的問題依賴于看到它們的細節。作者問道：“當太陽表面只有 6,000 K 時，日冕中的等離子體是如何加熱到數百萬開爾文的？“噴發是如何以及何時觸發的？”
自適應光學依賴于波前傳感器及其支持技術和算法。這些可用于光球層，但直到現在還沒有用于日冕。
“空氣中的湍流嚴重降低了太空中物體的圖像，比如通過我們的望遠鏡看到的太陽。但我們可以對此進行糾正，“領導這項開發的 NSO 自適應光學科學家 Dirk Schmidt 說。“制造一個以前所未有的方式向我們展示太陽的儀器是超級令人興奮的，”他在新聞稿。
“這項技術進步改變了游戲規則，當您將分辨率提高 10 倍時，會有很多發現。”Dirk Schmidt，國家太陽天文臺。
該視頻顯示了一個動態突起，伴隨著降雨的日冕物質而發生大規模扭曲。
日冕雨是指日冕等離子體絲冷卻并落回地表。“太陽日冕中的雨滴可能比 20 公里窄，”NSO 天文學家 Thomas Shad 說。“這些發現提供了新的寶貴觀測見解，這對于測試冠狀過程的計算機模型至關重要。”
“這些是迄今為止此類觀測中最詳細的觀測結果，顯示了以前沒有觀察到的特征，而且目前還不清楚它們是什么，”該研究的合著者、NJIT-太陽-陸地研究中心的教授 Vasyl Yurchyshyn 說。
該視頻顯示了具有復雜內部流的密集而涼爽的靜態突起。
下一個視頻顯示了耀斑后的日冕雨。由于雨是由等離子體組成的，因此它遵循磁力線而不是直線。該視頻由有史以來最高分辨率的圖像組成。
盡管太陽無處不在，但科學家們仍然對太陽有很多不了解。日冕加熱問題是等待解釋的事情之一。他們希望解析等離子體中的精細結構將帶來答案。
雖然太陽望遠鏡過去曾使用 AO，但也存在局限性。他們詳細地揭示了太陽表面，但沒有揭示它的日冕。這些系統在幾十年前達到了 1,000 公里的精度水平，但此后一直停滯不前。
“新的日冕自適應光學系統填補了這一幾十年來的空白，并以 63 公里的分辨率提供日冕特征的圖像——這是 1.6 米古德太陽望遠鏡的理論極限，”NSO 首席技術專家 Thomas Rimmele 說，他為太陽表面建造了第一個作自適應光學系統，并推動了開發。
這個新的 AO 系統是太陽能科學家向前邁出的一大步。
“這項技術進步改變了游戲規則;當您將分辨率提高 10 倍時，有很多東西需要發現，“Schmidt 說。
該研究的合著者、NJIT-CSTR 的研究教授 Philip Goode 表示，該系統具有變革性。該團隊正在努力在夏威夷國家科學基金會 （National Science Foundation） 的 Daniel K. Inouye 太陽望遠鏡上實施它。它的 4 米鏡子使其成為世界上最大的太陽望遠鏡。
“這項變革性的技術可能會被世界各地的天文臺采用，有望重塑地面太陽天文學，”Goode 說。
“隨著日冕自適應光學器件的投入使用，這標志著太陽物理學新時代的開始，有望在未來幾年和幾十年內取得更多發現。”
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