DKIST拍摄的太阳耀斑高分辨率图像。图片来源：NSF/NSO/AURA

本报讯 科学家拍摄的太阳耀斑最高分辨率图像，可能会重塑人们对太阳磁场结构的理解，改进空间天气预报水平。

2024年8月8日，天文学家利用美国国家科学基金会（NSF）丹尼尔·井上太阳望远镜（DKIST），以前所未有的清晰度捕捉到X级耀斑衰变阶段的日冕环结构。这些日冕环平均宽度为48.2千米，最窄处可能仅有21千米，是有史以来拍摄到的最小日冕环。DKIST由NSF的美国国家太阳天文台（NSO）建造并运行。

这标志着在解析太阳日冕环的基本尺度方面取得了突破，并将耀斑建模的极限推向了一个全新范围。相关研究8月25日发表于《天体物理学杂志快报》。

日冕环是沿着太阳磁场线分布的等离子体拱结构，通常出现在太阳耀斑之前。太阳耀斑会引发与磁力线扭曲和断裂有关的能量释放。这会导致太阳风暴，可能影响地球的关键基础设施。

天文学家利用DKIST在H-α波长（656.28纳米）观测了太阳，以查看这颗恒星的具体特征，揭示其他类型的观测看不到的细节。论文第一作者Cole Tamburri说：“这是DKIST首次观测到X级耀斑。”

Tamburri在美国科罗拉多大学博尔德分校攻读博士学位时，得到了NSF的DKIST大使计划的支持，利用DKIST数据开展太阳研究。

“耀斑是太阳产生的最具活力的事件之一，我们很幸运能在理想的观测条件下捕捉到这次耀斑。”Tamburri说。

DKIST团队专注于研究耀斑带上方纤细的磁场环。这些磁场环有数百个，平均宽度约为48千米，有些已达到望远镜分辨率的极限。Tamburri说：“在DKIST出现之前，这种尺度的细节我们只能想象，现在我们可以直接看到它了。这是有史以来拍摄到的最小日冕环。”

DKIST的可见光宽带成像仪经过H-α滤镜调谐，能够分辨小至约24千米的特征。这比排名第二的太阳望远镜高出了2.5倍以上，正是这种分辨率的飞跃使这一发现成为可能。

论文作者之一、NSO的Maria Kazachenko指出：“从理论上知道望远镜能做某件事是一回事，实际看到它达到那个极限依然令人兴奋。”

虽然最初的研究计划是利用DKIST的可见光光谱偏振仪研究色球层谱线动力学，但可见光宽带成像仪的数据揭示了一些意想不到的宝贵信息，即超精细的日冕结构。这些结构可以为使用复杂的辐射流体动力学代码构建耀斑模型提供直接信息。Kazachenko表示：“我们原本是为了某个目的去研究，却偶然发现了更有趣的东西。”

长期以来，理论上的日冕环宽度可能在10千米到100千米之间，但直到现在都无法通过观测加以证实。Tamburri说：“我们终于窥探到多年来一直在猜测的空间尺度。这不仅为研究日冕环的大小，也为研究它们的形状、演化，甚至为研究磁场重联——耀斑背后的驱动力打开了大门。”

最令人兴奋的是，这些日冕环可能是基本结构，即耀斑结构的基本组成部分。Tamburri补充说：“如果是这样，我们不仅分辨出了日冕环束，还首次分辨出了单个日冕环。这就像从看到一片森林，到突然能看清每一棵树。”（王方）

相关论文信息：

https://doi.org/10.3847/2041-8213/adf95e