“羲和”號揭示太陽“暴脾氣”的時序光譜特征

記者5日獲悉，由中國科學院國家天文臺、紫金山天文臺和南京大學組成的研究團隊，基于“羲和”號衛星對太陽爆發源區不同物理過程進行分區積分光譜分析，成功解構出爆發過程中，太陽暗條的抬升、回落，耀斑帶區域的色球壓縮、蒸發等不同物理過程的特征，以及各過程混合后的時序光譜特征。這為從恒星整體Hα光譜（氫原子電子躍遷時產生的紅色發射譜線）數據中解構出恒星大氣活動爆發源區的相關物理過程提供了關鍵線索。相關成果近日發表于國際學術期刊《天體物理學報》。

太陽是距離地球最近的恒星。作為一個有著“暴脾氣”的星體，太陽經常爆發劇烈的能量釋放現象，例如太陽耀斑、太陽暗條爆發和日冕物質拋射。

論文通訊作者、國家天文臺項目研究員侯義軍介紹，在太陽系外的恒星—行星系統中，類似的恒星大氣爆發活動同樣存在。“但由于缺乏對單顆恒星長時間的連續監測和具有空間分辨率的磁場及多波段觀測，我們對其起源以及發展了解不多。而‘羲和’號的全日面Hα光譜觀測，為開展太陽與恒星比較研究進而揭開恒星大氣爆發活動源區的神秘面紗提供了一個契機。”侯義軍說。

此次研究中，團隊對“羲和”號2024年觀測到的5個不同類型太陽爆發事件進行了分析。侯義軍告訴記者：“與以往不同的是，基于‘羲和’號的Hα成像觀測和光譜反演速度場結果，我們對太陽爆發源區分區域開展積分光譜分析，揭示出太陽爆發不同物理過程所對應的時序光譜特征。”

論文第一作者、中國科學院紫金山天文臺和國家天文臺聯合培養博士生劉驍鋒介紹，團隊發現，在耀斑帶區域，空間積分Hα光譜表現出持續的線心輻射增強、譜線增寬和紅翼不對稱特征，對應色球壓縮過程；而在太陽暗條不同演化階段所處的各區域，空間積分Hα光譜呈現出從加速藍移吸收到減速藍移吸收，再到紅移吸收的變化特征，這完整記錄了暗條冷等離子體的加速抬升、減速和回落過程。

“‘羲和’號提供了太陽爆發源區低層大氣等離子體動力學過程的豐富信息，這項研究挖掘了‘羲和’號在太陽與恒星比較研究領域的科學價值。”論文作者、南京大學教授李川說。