太陽天文學家拍攝到迄今最清晰日冕動態影像

更新於 05月29日09:05 • 發布於 05月29日09:00 • 高詩豪

太陽的最外層大氣——日冕，長期以來因其極高溫、劇烈噴發與巨大日珥而讓天文學家著迷。然而，地球大氣層的亂流一直導致影像模糊，阻礙了對日冕的精細觀測。近期，美國國家太陽天文台（NSO）與新澤西理工學院團隊，於加州大熊湖太陽天文台的 Goode 太陽望遠鏡，研發出全新「日冕自適應光學」（coronal adaptive optics, Cona）系統，徹底解決大氣擾動問題，讓日冕結構首度以理論極限解析度（63公里）現身。

這套由美國國科會（NSF）資助的新技術，原理類似智慧型手機的超進階自動對焦和防手震，但其校正的是大氣層造成的扭曲，而非手抖。該團隊拍攝到一段16分鐘的高速動態片段，記錄了前所未見的「等離子流」——以每秒近百公里的速度在日冕磁環前方形成並崩解。這種被科學家稱為「plasmoid」的現象過去從未如此清楚觀察到，動力學背後成因仍是謎團。

自適應光學突破　首度清晰捕捉「等離子流」

圖像比較了不同設備觀測太陽日冕等離子體細節的解析度。左圖（a）是美國 Goode 太陽望遠鏡（GST）搭配日冕自適應光學後拍攝的 Hα 高解析度影像，顯示溫度約5,000至3萬K的等離子體細節，特別標註出一條扭曲的「plasmoid」等離子流。右側三圖（b–d）為美國太空總署 SDO 衛星以不同波段拍攝的對應區域，分別呈現溫度5萬K（b）、600萬K（c）及更低解析度（d），可以看出同一結構在不同儀器與波段下的細節差異。GST新技術能突破大氣亂流限制，呈現遠超過太空望遠鏡的日冕精細結構，為揭開日冕動力學與太陽活動奧秘提供嶄新視野。（圖／《Nature Astronomy》）

團隊還捕捉到日珥在強大太陽磁場影響下劇烈變形，以及細緻如「日冕雨」現象——高溫等離子體冷卻凝結，宛如極細小雨滴（寬度小於20公里）落回太陽表面。這些細節對於驗證日冕動力學的電腦理論模型具有重大意義。

新技術不僅為天文學家帶來前所未見的觀測細節，也將促進對日冕加熱、太陽活動與太空天氣等領域的研究突破。正如計畫主持人 Schmidt 博士所說：「這是個改變遊戲規則的里程碑，解析度提升十倍之後，還有更多令人驚喜的太陽祕密等著我們揭曉。」

本研究成果發表於《Nature Astronomy》。

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首圖來源：Schmidt et al. / NJIT / NSO / AURA / NSF (CC BY 4.0)

圖片來源：Nature Astronomy(CC BY 4.0)

參考論文：
1、Observations of fine coronal structures with high-order solar adaptive opticsNature Astronomy

延伸閱讀：
1、突破性技術繪製太陽日冕磁場，預測太陽風暴迎來新時代

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