世界上最大的太阳望远镜，位于夏威夷的美国国家科学基金会的丹尼尔·井上望远镜（DKIST）达到了一个重要里程碑。经过近15年的筹备，该望远镜搭载的德国仪器——可见光可调滤光计（VTF），现已拍摄了首批图像。这台成像光谱偏振仪由德国弗莱堡太阳物理研究所（KIS）研发制造，哥廷根马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）为项目合作伙伴。

VTF首次试观测时获取的一幅波长为λ=588.9纳米的太阳窄带图像。图片来源：VTF/KIS/NSF/NSO/AURA

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此次公布的数据来自仪器的技术调试阶段。VTF 能以前所未有的精度分析井上望远镜捕捉的太阳光，尤其可提取太阳等离子体流速、太阳可见表面及紧邻上层气体层磁场强度等信息。即便在当前技术测试阶段，VTF 已能呈现极小尺度的太阳结构。待未来进入科学运行阶段并对数据进行深度后处理，其分辨率将进一步提升。

得益于夏威夷哈雷阿卡拉火山的绝佳观测条件，以及先进的图像稳定与重建技术，该望远镜分辨率足以捕捉极小结构，自 2022 年起便持续呈现震撼的太阳细节。为从太阳光中提取尽可能多的恒星细节，井上望远镜正逐步配备更多科学仪器，它们通过分离特定波长范围或光偏振态等方式处理入射光，目前五台仪器中已有四台投入运行。最新加入的全球最大光谱偏振仪VTF是其中性能最强的设备，其技术调试阶段的首批太阳图像已正式公布，研究人员将这一里程碑称为第一缕“技术之光”。

“井上望远镜旨在研究太阳作为空间天气驱动源的基础物理机制，而VTF这样的开创性仪器正是实现这一目标的理想平台。”负责运营该望远镜的美国国家太阳天文台主任Christoph Keller表示。

VTF团队的目标是深入理解太阳的动态特性。太阳不断爆发强大能量，向太空抛射粒子与辐射，这种太阳轰击在地球可引发壮观极光，也可能干扰技术设施与卫星。借助VTF，井上望远镜将以前所未有的精度观测太阳爆发的起源区域——可见表面（光球层）及其上方的色球层。高温等离子体流与变化磁场在此处的复杂相互作用，是理解爆发触发机制的关键。VTF可测定等离子体流速、磁场强度、压力与温度等关键参数。

“VTF的调试代表了井上望远镜的重大技术进步。可以说，这个仪器就是太阳望远镜的心脏，最终在它的目的地开始跳动。” KIS的VTF项目科学家Matthias Schubert表示。

丹尼尔·井上太阳望远镜。图片来源：NSF/NSO/AURA

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VTF堪称“庞然大物”：重达5.6吨，占地面积相当于一个小车库，占据两层楼。其任务是实现太阳成像的最高空间、时间与光谱分辨率。为从入射可见光中筛选极窄波长范围，仪器配备了两台尺寸与精度在全球独一无二的法布里-珀罗干涉仪，可实现数皮米级精度的太阳光光谱扫描。此外，VTF 能分离特定偏振态，针对每个波长与偏振态生成太阳二维图像，进而反推太阳不同高度的温度、压力、速度与磁场强度。其观测数据空间分辨率达每像素约10公里，时间分辨率达每秒数百幅图像。

“VTF实现了前所未有的图像质量，从而预示着地面太阳观测的新时代。” MPS主任Sami K. Solanki说。

最新发布的图像采用588.9纳米波长的太阳光，展示了太阳表面一块约2.5万公里乘以2.5万公里区域内的暗黑子及其结构精细的半影。太阳黑子以不同频率覆盖太阳表面，其强磁场会阻碍热等离子体从太阳内部上升。