4 Mar

Daniel K. Inouye 太阳望远镜发布迄今为止太阳的最高分辨率日面图片

世界上最大的太阳望远镜选用牛津仪器Andor的Balo相机,成功拍摄到了迄今为止最高分辨率的太阳图像。

直径4米的Daniel K. Inouye太阳望远镜(简称DKIST)位于夏威夷Haleakalā,由美国国家科学基金会(NSF)资助建设,其最新公布的数据展示了迄今为止有关太阳的最高分辨率的日面图片。这标志着高分辨率太阳物理新时代的开始,同时也标志着人类对这颗重要恒星的认知又跨出了巨大的一步。

 

从这些新的图像和视频可以发现被称为“平静的太阳”区域其实一点都不平静,恰恰相反,比我们之前看到的情况要活跃得多。太阳表面6000度“沸腾”的等离子体清楚地显示了巨大的对流单元结构,其大小约为法国的两倍。这些结构正在进行剧烈运动,将光和热从太阳核心向外推送到太阳大气中。更重要的是,在这些结构中可以观察到奇妙的细节,显示出动力学过程正在影响着太阳的湍流运动和磁场波动。

 

DKIST对太阳表面进行了有史以来最高分辨率的观测。在这部以705nm波长拍摄,历时10分钟的视频中,我们首次看到了太阳表面30公里(18英里)面积大小的特征。视频显示的是“沸腾”气体覆盖整个太阳的湍流活动。这些米粒结构,每个单元结构约为德克萨斯州的大小,代表着太阳的剧烈运动,该剧烈运动将太阳内部的热量输送到太阳表面。在对流过程中,炽热的等离子体在格子的明亮区域处上升到表面,冷却下来,然后在格子的黑暗区域处下沉到太阳内部。在这些黑暗区域,我们还可以看到微小而明亮的磁场标记。这些明亮的斑点从未被如此清晰地观测到,人们认为这是将能量输送到太阳大气外层(日冕)的通道。这些亮点可能是日冕超过100万度的核心原因。视频所覆盖区域为19,000 x 10,700公里。

视频来源: NSO/AURA/NSF

这些图像使用牛津仪器Andor新发布的Balor sCMOS相机拍摄的,该相机作为望远镜项目的终端成像设备开发的,该项目涉及到来自贝尔法斯特女王大学的太阳物理研究团队。Andor Balor相机的动态范围非常高,能在单次采集中同时捕获黑暗的太阳黑子和明亮的太阳耀斑。 此外,相机提供全局快门功能,确保每个像素在GPS时间戳上的曝光是相同的,从而能够以出色的像素精度研究小规模的高速瞬态应用。在望远镜的4个设备上安装Balor相机,可以进行高分辨率成像,并同时从多个波长和不同高度的太阳大气收集光谱和偏振信息。

 

太阳物理学家兼DKIST Balor相机的首席测试员Aaron Reid博士说:“Balor作为本次项目的终端成像设备能够为一系列复杂问题提供独特的解决方案。” 这台4米望远镜需要很大的视野来最大程度地提高物理分辨率,同时还需要足够快的读出速度来减少大气干扰,从而捕捉到这些不可思议的新图像。这将促使太阳物理学家们更好地理解地球空间安全问题,例如太阳对地球的气象影响和磁场干扰等,并有助于预测未来事件。”

 

空间大气,即太阳上出现的耀斑和日冕物质的抛射等剧烈活动,会对卫星运行和安全、GPS和电力网络等带来严重影响和危害。2003年,由于一场太阳风暴,航班停飞并改道;1989年,一场强烈的太阳风暴导致整个魁北克省停电,多伦多证券交易所因此暂停交易。在太阳风暴来临之前做好准备的能力,对保护我们的技术和基础设施至关重要。

 

领导英国方面联合研究的是贝尔法斯特女王大学的教授Mihalis Mathioudakis,他表示:“DIKST拍摄的图像为太阳物理学开辟了新的领域,其成像能力使我们能够以惊人的细节水平研究太阳大气中的物理过程。在过去几年里,我们与位于贝尔法斯特的牛津仪器Andor Technology共同努力,研发了配备在DIKST项目中的相机,如今看到这些迷人的图像,所有的努力都是非常值得的!”

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