近日，中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)撫仙湖太陽觀測(cè)和研究基地青年副研究員徐喆及合作者在國(guó)際天文學(xué)期刊《The Astrophysical Journal Letters》發(fā)表了一項(xiàng)突破性成果，他們通過高分辨率觀測(cè)手段詳細(xì)解析了一次罕見的C9.3級(jí)白光太陽耀斑及其對(duì)光球?qū)拥挠绊憽＿@項(xiàng)研究不僅挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的白光耀斑產(chǎn)生機(jī)制，更為“阿爾芬波”作為能量傳輸機(jī)制提供了罕見的觀測(cè)支持。
2023年9月11日，位于太陽東側(cè)邊緣的NOAA活動(dòng)區(qū)13431發(fā)生了一次白光耀斑。盡管耀斑能級(jí)僅為C9.3級(jí)，遠(yuǎn)低于通常認(rèn)為能引發(fā)白光發(fā)射的M級(jí)或X級(jí)強(qiáng)度，但卻表現(xiàn)出清晰的白光增強(qiáng)現(xiàn)象。研究人員利用中國(guó)一米新真空太陽望遠(yuǎn)鏡（NVST）、“夸父一號(hào)”衛(wèi)星（ASO-S）和“羲和號(hào)”衛(wèi)星（CHASE）等國(guó)產(chǎn)先進(jìn)太陽觀測(cè)系統(tǒng)，捕捉到了這一耀斑的精細(xì)演化過程。
圖 1：C9.3級(jí)太陽白光耀斑的概覽。幅（c）“羲和號(hào)”Fe I連續(xù)譜的觀測(cè)捕捉到白光耀斑信號(hào)。幅（d）中“夸父號(hào)”硬X射線觀測(cè)表明白光耀斑僅與50keV以下的高能粒子相關(guān)。
研究人員發(fā)現(xiàn)在NVST的TiO波段觀測(cè)到明顯的白光增強(qiáng)，表現(xiàn)為兩個(gè)白光核及其連接的絲狀增亮結(jié)構(gòu)。絲狀增亮與黑子半影的纖維結(jié)構(gòu)一致，表明白光輻射中包含來自深層光球的貢獻(xiàn)。特別的，研究人員在白光耀斑核區(qū)域發(fā)現(xiàn)了突發(fā)的光球渦流運(yùn)動(dòng)以及磁場(chǎng)強(qiáng)度驟增的現(xiàn)象。這些跡象表明，耀斑釋放的能量可能通過“阿爾芬脈沖波”的形式從日冕快速傳遞至光球?qū)印?/p>
這些突發(fā)的光球旋渦可能是阿爾芬波脈沖在太陽大氣中傳播至光球?qū)拥谋憩F(xiàn)形式。它不僅導(dǎo)致了局部磁場(chǎng)的增強(qiáng)，也可能協(xié)助非熱電子進(jìn)入太陽大氣的更深層進(jìn)行加熱，從而產(chǎn)生白光輻射。
圖2：NVST的光球高分辨率觀測(cè)展示了白光耀斑足部出現(xiàn)的渦流運(yùn)動(dòng)。幅（e）和（f）是通過光流法得到的耀斑前和耀斑中光球速度場(chǎng)。幅（g）和（h）對(duì)比了磁場(chǎng)變化情況。
通過對(duì)ASO-S的硬X射線成像光譜數(shù)據(jù)分析，研究發(fā)現(xiàn)此次耀斑中非熱電子能量普遍低于50 keV，這不足以單獨(dú)使其穿透到光球?qū)�。這一現(xiàn)象進(jìn)一步支持了“阿爾芬波+電子束協(xié)同作用”理論模型。研究團(tuán)隊(duì)估算阿爾芬波傳遞的能量高達(dá)10^30 erg，可以同時(shí)引起非熱電子的加速和光球磁場(chǎng)的增強(qiáng)，這有力地證明了阿爾芬波機(jī)制在太陽大氣垂直能量輸運(yùn)中的潛力。此外，觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示耀斑信號(hào)在304 ?、Hα和TiO波段之間存在一定的時(shí)間延遲，這種層次分明的時(shí)間延遲現(xiàn)象也與阿爾芬波傳播所需的時(shí)間尺度一致。
這項(xiàng)研究表明，C級(jí)太陽耀斑在特定磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)與能量傳輸機(jī)制作用下，同樣可以觸發(fā)可觀測(cè)的白光輻射。這拓寬了我們對(duì)白光耀斑形成條件的認(rèn)知，也為未來構(gòu)建更完整的太陽耀斑能量傳輸模型提供了堅(jiān)實(shí)的觀測(cè)基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究成果同時(shí)也展示了我國(guó)自主太陽觀測(cè)設(shè)備在多波段、高時(shí)空分辨研究中的強(qiáng)大能力。
該項(xiàng)研究獲得了中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)與交叉前沿科研先導(dǎo)專項(xiàng)（B類）、國(guó)家杰出青年基金、云南省太陽物理與空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、云南省興滇英才支持計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
（原標(biāo)題：云南天文臺(tái)利用太陽高分辨率觀測(cè)數(shù)據(jù)揭示了白光耀斑產(chǎn)生的新機(jī)制）
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