这些被称为条纹的结构,在被称为米粒组织的太阳对流单元壁背景上可见,是幕状磁场片层的结果,这些磁场像风中飘动的织物一样波动和移动。当来自高温米粒壁的光线穿过这些磁性“幕帘”时,相互作用产生了一种明暗交替的图案,该图案勾勒出下方磁场的细微变化。如果幕帘中的磁场比周围环境弱,它就呈现暗色;如果相对较强,它就呈现亮色。
“在这项研究中,我们首次以前所未有的约20公里(相当于曼哈顿岛长度)的空间分辨率,探究了太阳表面的精细结构,”该研究的主要作者、国家太阳天文台(NSO)科学家David Kuridze博士说,“这些条纹是精细尺度磁场变化的指纹。”
这一发现是意料之外的,并且只有在井上建太阳望远镜(Inouye Solar Telescope)前所未有的能力下才成为可能。研究团队使用了井上望远镜的可见光宽带成像仪(VBI)在G波段(一种特别适用于太阳研究的可见光特定波段)进行观测,该波段能突出显示强磁活动区域,使得太阳黑子及研究中此类精细结构等特征更易被观测。该装置使研究人员能够以优于0.03角秒(即太阳上约20公里)的惊人空间分辨率观测太阳光球层。这是太阳天文学领域迄今达到的最高分辨率。为了解读观测结果,团队将图像与模拟太阳表面物理过程的前沿数值模拟进行了对比。
研究证实,这些条纹是微妙但强大的磁波动特征——其变化幅度仅百高斯(相当于典型冰箱磁铁的强度)——这些波动改变了等离子体的密度和不透明度,使可见表面仅发生几公里的位移。这些被称为威尔逊凹陷(Wilson depressions)的位移,只有借助美国国家科学基金会(NSF)井上建太阳望远镜(全球最大的4米口径主镜)独特的分辨能力才能探测到。
“磁性是宇宙中的基本现象,在更遥远的天体物理对象(如分子云)中也观测到了类似的磁致条纹,”NSO科学家、该研究合著者Han Uitenbroek博士分享道,“井上望远镜的高分辨率与模拟相结合,使我们能在更广泛的天体物理背景下更好地表征磁场行为。”
研究太阳表面的磁结构对于理解太阳大气层最剧烈的活动——如耀斑、爆发和日冕物质抛射——至关重要,并因此有助于改进空间天气预报。这一发现不仅增进了我们对这种结构的理解,也为研究其他天体物理背景下的磁结构(以及曾被认为在地球上无法实现的小尺度研究)打开了大门。
“这只是井上望远镜众多首创成果之一,它展示了该望远镜如何持续推动太阳研究的前沿,”NSO负责NSF井上建太阳望远镜的副主任David Boboltz博士表示,“它也突显了井上望远镜在理解驱动空间天气事件的小尺度物理过程方面的关键作用,这些事件影响着我们地球上日益依赖技术的现代社会。”
描述这项研究的论文题为《以0.03角秒分辨率观测到的条纹状太阳光球》,现已发表于《天体物理学杂志通讯》(The Astrophysical Journal Letters)。
Story Source:
Materialsprovided byAssociation of Universities for Research in Astronomy (AURA).Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
David Kuridze, Friedrich Wöger, Han Uitenbroek, Matthias Rempel, Alexandra Tritschler, Thomas Rimmele, Catherine Fischer, Oskar Steiner.The Striated Solar Photosphere Observed at 0".03 Resolution.The Astrophysical Journal Letters, 2025; 985 (1): L23 DOI:10.3847/2041-8213/add470
2025-06-26
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