几十年来,一个关于太阳的长期谜团一直困扰着科学家:为什么太阳的大气层比其表面热得多?虽然太阳表面的温度约为6000K,但太阳的外层大气--也就是所谓的日冕--可以加热到数百万开尔文。高空间分辨率观测对于了解太阳大气和导致日冕加热的物理过程至关重要。
现在,美国的研究人员已经开创了一种新的自适应光学技术,该技术已经产生了迄今为止最详细的日冕结构图像和视频(Nat.Astron.,doi:10.1038/s41550-025-02564-0该系统名为Cona,达到了加利福尼亚大熊太阳天文台古德太阳望远镜的衍射极限,揭示了以前未知的现象和日冕的细粒度特征。
Cona简介
以前,在大口径望远镜的衍射极限下进行高空间分辨率的观测只可能是对太阳表面(称为光球层)的观测,而不可能对日冕进行观测。日冕是等离子体现象的发源地,如日珥、由太阳磁场形成的大型环状结构以及日冕雨,日冕雨是热等离子体在强磁场中冷却和凝结并落到光球层时发生的。
自适应光学长期以来一直应用于所有主要的太阳望远镜,以校正地球大气中的湍流。但是,用于调整自适应反射镜形状的波前传感器仅设计用于光球结构。目前的研究开发了一种新的波前传感器,该传感器允许自适应光学系统专门用于观测日冕天体。
日冕的新观点
像大多数自适应光学系统一样,Cona使用波前传感器来测量光学像差,并使用带有357个致动器的可变形反射镜来校正光学像差。Cona中的相关Shack-Hartmann波前传感器专门针对太阳表面上发出氢α光的暗淡特征而设计。
他说:“与用于非常明亮和非常低对比度表面的波前传感器相比,我们需要具有大的全井容量的快速相机,而在这里,我们需要针对低光照应用进行优化的快速、低暗噪声相机。”"此外,对波前传感器设计中的参数也进行了具体优化."
施密特和他的同事在1.6-M古德太阳望远镜上开发了这项技术,该望远镜是世界上第二大的太阳望远镜,其衍射极限的分辨率超过70公里。最初几天的观察发现了一种奇怪的精细结构和快速演化的等离子体特征,他们将其命名为扭曲的冠状浆质体。后来,科纳揭示了对日冕雨最小尺度的新见解,这是日冕加热的标志。
施密特说:“下一步就是将这项技术应用到国家科学基金会在毛伊岛运营的4米丹尼尔·K·井上太阳望远镜上。”"井上望远镜的孔径几乎是古德太阳望远镜的三倍大。其更大的孔径对自适应光学系统提出了更严峻的挑战,并对硬件提出了更苛刻的要求。”
出版日期:2025年6月6日

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