令人驚嘆的圖像以前所未有的細(xì)節(jié)揭示了太陽表面

現(xiàn)代地面望遠(yuǎn)鏡依靠自適應(yīng)光學(xué) （AO） 來提供清晰的圖像。通過校正大氣失真，它們?yōu)槲覀兲峁┝诵行?、恒星和其他天體的非凡圖片。

現(xiàn)在，美國國家太陽天文臺(tái)（National Solar Observatory）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在使用AO以前所未有的細(xì)節(jié)研究太陽的日冕。

日冕是太陽的最外層，延伸到太空中數(shù)百萬公里。出乎意料的是，它比它下面的層光球.科學(xué)家稱之為“日冕加熱問題”。

日冕由太陽強(qiáng)大的磁場主導(dǎo)，是冠狀物質(zhì)噴射（CMEs），它可以與地球的磁層碰撞，導(dǎo)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?qū)?，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(zhàn)性的。自適應(yīng)光學(xué)使用計(jì)算機(jī)控制的可變形鏡子來抵消干擾并產(chǎn)生清晰的圖像。來自美國國家科學(xué)院國家太陽天文臺(tái) （NSO） 和新澤西理工學(xué)院的研究人員為 1.6 米的 Goode 太陽望遠(yuǎn)鏡開發(fā)了一種 AO 系統(tǒng)，可以精確觀察日冕的細(xì)節(jié)并揭示其精細(xì)結(jié)構(gòu)。

他們的工作發(fā)表在一篇題為”使用高階太陽自適應(yīng)光學(xué)觀察精細(xì)的日冕結(jié)構(gòu)。“ 它發(fā)表在《自然天文學(xué)》上，NSO 的自適應(yīng)光學(xué)科學(xué)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(xì)結(jié)構(gòu)可能會(huì)為快速噴發(fā)和日冕加熱提供關(guān)鍵見解。他們指出，雖然 AO 已經(jīng)在大型望遠(yuǎn)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(yīng)光學(xué)器件的觀測結(jié)果，這些光學(xué)器件達(dá)到了 1.6 m 望遠(yuǎn)鏡的衍射極限，以揭示非常精細(xì)的日冕細(xì)節(jié)。

“這些是迄今為止此類觀測中最詳細(xì)的觀測結(jié)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(huán)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(xì)節(jié)。作者問道：“當(dāng)太陽表面只有 6,000 K 時(shí)，日冕中的等離子體是如何加熱到數(shù)百萬開爾文的？“噴發(fā)是如何以及何時(shí)觸發(fā)的？”

自適應(yīng)光學(xué)依賴于波前傳感器及其支持技術(shù)和算法。這些可用于光球?qū)?，但直到現(xiàn)在還沒有用于日冕。

“空氣中的湍流嚴(yán)重降低了太空中物體的圖像，比如通過我們的望遠(yuǎn)鏡看到的太陽。但我們可以對此進(jìn)行糾正，“領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)開發(fā)的 NSO 自適應(yīng)光學(xué)科學(xué)家 Dirk Schmidt 說。“制造一個(gè)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(xiàng)技術(shù)進(jìn)步改變了游戲規(guī)則，當(dāng)您將分辨率提高 10 倍時(shí)，會(huì)有很多發(fā)現(xiàn)?！盌irk Schmidt，國家太陽天文臺(tái)。

該視頻顯示了一個(gè)動(dòng)態(tài)突起，伴隨著降雨的日冕物質(zhì)而發(fā)生大規(guī)模扭曲。

日冕雨是指日冕等離子體絲冷卻并落回地表?！疤柸彰嶂械挠甑慰赡鼙?20 公里窄，”NSO 天文學(xué)家 Thomas Shad 說?！斑@些發(fā)現(xiàn)提供了新的寶貴觀測見解，這對于測試冠狀過程的計(jì)算機(jī)模型至關(guān)重要。”

“這些是迄今為止此類觀測中最詳細(xì)的觀測結(jié)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(fù)雜內(nèi)部流的密集而涼爽的靜態(tài)突起。

下一個(gè)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(xué)家們?nèi)匀粚μ栍泻芏嗖涣私狻Ｈ彰峒訜釂栴}是等待解釋的事情之一。他們希望解析等離子體中的精細(xì)結(jié)構(gòu)將帶來答案。

雖然太陽望遠(yuǎn)鏡過去曾使用 AO，但也存在局限性。他們詳細(xì)地揭示了太陽表面，但沒有揭示它的日冕。這些系統(tǒng)在幾十年前達(dá)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(yīng)光學(xué)系統(tǒng)填補(bǔ)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(yuǎn)鏡的理論極限，”NSO 首席技術(shù)專家 Thomas Rimmele 說，他為太陽表面建造了第一個(gè)作自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，并推動(dòng)了開發(fā)。

這個(gè)新的 AO 系統(tǒng)是太陽能科學(xué)家向前邁出的一大步。

“這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步改變了游戲規(guī)則;當(dāng)您將分辨率提高 10 倍時(shí)，有很多東西需要發(fā)現(xiàn)，“Schmidt 說。

該研究的合著者、NJIT-CSTR 的研究教授 Philip Goode 表示，該系統(tǒng)具有變革性。該團(tuán)隊(duì)正在努力在夏威夷國家科學(xué)基金會(huì) （National Science Foundation） 的 Daniel K. Inouye 太陽望遠(yuǎn)鏡上實(shí)施它。它的 4 米鏡子使其成為世界上最大的太陽望遠(yuǎn)鏡。

“這項(xiàng)變革性的技術(shù)可能會(huì)被世界各地的天文臺(tái)采用，有望重塑地面太陽天文學(xué)，”Goode 說。

“隨著日冕自適應(yīng)光學(xué)器件的投入使用，這標(biāo)志著太陽物理學(xué)新時(shí)代的開始，有望在未來幾年和幾十年內(nèi)取得更多發(fā)現(xiàn)?！?/p>

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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