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新民晚报记者从中国科学院国家天文台获悉,国际权威学术期刊《自然·天文》近日在线发表我国科学家的一项最新研究成果。中国科学院国家天文台邓元勇研究员带领的联合研究团队,利用用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统(AIMS),首次观测到在太阳耀斑爆发脉冲相期间,低层大气磁场存在明显减弱现象。这一发现有助于构建更完善的太阳耀斑模型,加深对耀斑动力学过程机理的认知。
太阳大气是由磁场主导的巨大磁等离子体环境,其中的现象和过程均由磁场及其相互作用支配。耀斑是磁场驱动的太阳大气中最剧烈的能量快速释放过程,也是灾害性空间天气的主要驱动源。长期以来,已有不少观测和理论描述耀斑过程的物理图像,但作为耀斑能量积累、传输及释放重要载体的太阳低层大气磁场,在耀斑过程中如何变化,迄今仍未有清晰的物理图像。
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AIMS观测的耀斑期间中红外连续谱辐射增强及磁场减弱
研究团队介绍,造成这一现状的原因主要有两方面:耀斑会影响用于磁场测量的太阳光谱轮廓,传统基于光谱偏振诊断磁场的测量方法给不出准确结果,甚至失效;同时,耀斑演化过程快,需要与高时间分辨率测量相匹配,单次测量时间短导致信噪比低、磁场测量精度低,难以用于研究耀斑期间磁场的快速演化。针对这些局限,AIMS望远镜在设计上采用具有高塞曼裂距的中红外谱线Mg I 12.32 μm,通过直接测量磁场导致的谱线裂距得到准确的磁场强度,避免传统光谱偏振诊断方法对太阳大气偏振辐射转移模型的依赖,可将磁场强度测量精度从传统的百高斯量级提高到优于十高斯水平。
基于这一国际上独有的观测特点,AIMS首次观测到一个X1.5级耀斑期间的光谱演化。分析结果显示,耀斑带下方的磁场强度明显减弱。研究团队还利用耀斑动力学大气模型模拟耀斑期间光谱演化,对上述结果进行了检验。审稿人用“最高水平(state-of-the-art)”评价作者采用数值模拟工具开展的研究,并称“这类特殊观测尚属首次实现”。中国科学院新疆天文台沈金花研究员认为,精确的磁场测量对解决色球与日冕加热、磁能积累释放机制等难题具有重要意义;中国科学院国家天文台周桂萍研究员评述,耀斑期间磁场诊断为建立磁场重构、能量沉积与辐射响应相耦合的耀斑模型,以及揭示日冕与低层大气之间的动态反馈机制,提供了新的观测约束与物理启示。
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AIMS望远镜
AIMS设计上独有的观测能力,得益于一系列关键核心技术的自主突破。本项研究所使用的光谱数据由红外傅里叶光谱仪(FTIR)科学终端获得。该FTIR是国际首台既具有高光谱分辨率,又具有成像功能的红外傅里叶光谱仪,是AIMS团队自主研制的最先进终端设备。这项研究成果的发表,体现了技术自主创新与原创研究成果的相互促进。
原标题:《太阳“发脾气”时,低层大气磁场为何减弱?中国团队首次给出观测证据》
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