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小器械也能做大事!科学家用小口径望远镜检测太阳活动

漫步宇宙 2017-11-06 09:33:19 阅读:

好吧,要学好天文,你少了一个偷懒的理由。

科学研究似乎看起来越来越多地依赖于安装在巨大的地面望远镜与空间望远镜上的先进传感器实现。人们可能会有疑问:有没有什么研究可以通过使用安装在口径小于10cm的望远镜的数码相机来完成?

答案是肯定的,而且有很多!举个例子,一个使用这种器材的最新研究最近报告了两次日食期间太阳日冕层的结构与动态。

小器械也能做大事!科学家用小口径望远镜检测太阳活动

2013年日全食期间,使用小型望远镜的观测为我们带来了美丽的太阳日冕照片。这些信息已经帮助研究者们更好地了解了日冕层上的大尺度结构。

日冕层的一个完整图景

日冕位于太阳大气的外层,向太空延伸数百万公里。这些等离子体是动态变化的,随着太阳表面的活动变化而产生结构的变化。譬如太阳表面大量能量抛射出来,称之为日冕物质抛射。(CMEs)因此,研究日冕对于理解它是什么驱动着它的结构与能量是如何从太阳中释放出来等问题,是很重要的。

虽然有很多观测太阳日冕的空间望远镜。但他们的视野却往往很有限。譬如太阳动力学观测站AIA有着超高的分辨率,然而它的视野只有太阳半径的三分之一。另一方面,空间日冕仪LASCO C2为日冕外的区域提供了一个广阔的视野,却只能拍摄到太阳一侧2.2倍太阳半径的图像。将这些从望远镜上拍到的图像拼凑起来,图片之间却仍然有没拍全的地方,日冕层的广域影像依然没办法完整看到,难以了解日冕与太阳表面活动有什么联系。

为了得到一个广域照片,一个科学家团队使用安装在小于10cm望远镜上的数码相机来从几个太阳半径大的视野上捕捉从太阳表面的白光,使用一种天然的日冕仪——日食。研究小组做了两组观测:一次在澳大利亚2012年的日食期间,另一次在2013年非洲加蓬日食期间。在最近由火奴鲁鲁社区大学阿尔萨特·纳塞利亚主导的文章中,团队报道了他们的观测成果。

小器械也能做大事!科学家用小口径望远镜检测太阳活动

2012年日食期间拍摄的图片。日食中心的假彩色太阳表面由SDO拍摄,中心白色光的日冕由笔者拍摄,背景广域黑白照片由LASCO拍摄。白色箭头标识的是“非典型”结构。

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和之前的照片相同,只是显示的是2013年日食

建立非典型结构

作者对图像的处理揭示了两个有着锐利边缘的大尺度“非典型”结构,这与快速扩张的极区冕洞边缘所看到的东西在外形上有几分相似。但这些结构,在两次日食期间都在图片的东南象限可见,而没有在太阳两极附近。

通过分析空间望远镜在同一时间拍摄的图片,阿尔萨特和他的同事得以确定这种结构所形成的形状,是不是由于太阳表面的低强度耀斑而导致的一系列瞬间发光的直接后果。这些事件伴随着小的喷流,逐渐变得非常微弱。除非喷射日冕物质,不然将很难被发现。

事实是这些无关紧要的在太阳底层大气突然出现的事件,可能足以在12-48个小时内影响到大尺度日冕层结构。这可能是一个重大的发现。大概在太阳活动极大期的时候大概一天有三次日冕物质抛射,这可能表明在图片上发现的这些不寻常的结构其实是非常普遍的。因此,这对于我们对于日冕的理解将会造成重大的影响。另外,其实也说明我们可以从小口径望远镜上也能得出很多科学贡献。

小器械也能做大事!科学家用小口径望远镜检测太阳活动

一系列在日冕结构上的喷射状日冕物质抛射的影响(以底部的日冕仪显示的时间顺序展示)

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