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天文学家魔改探测器相机让其观察能力更深入太阳大气层
发布日期:2023-09-09 07:13:46  稿源:cnBeta.COM

科学家们使用太阳轨道器的EUI照相机以一种新的操作模式记录了太阳大气层的部分极紫外线波长,而在此之前几乎不可能拍摄到这种波长的图像。这种新的工作模式是通过在最后一刻对相机进行"魔改"而实现的,几乎肯定会对未来任务中的新太阳仪器产生影响。

Sun-Atmosphere.gif

利用一种独特的操作模式,科学家们能够利用太阳轨道器的EUI照相机拍摄到以前难以捕捉到的太阳大气层的部分图像。这是通过在最后一刻对相机进行修改实现的,预计这将影响未来的太阳仪器设计。这一改进使人们能够更深入地了解太阳的大气层,缩小了经典超紫外成像仪与传统日冕仪之间的差距。

近距离观察改进

太阳轨道器的极紫外成像仪(EUI)可以传回太阳大气层结构的高分辨率图像。科学家们称这一区域为日冕。在EUI的建造过程中,在最后一刻对仪器前部的安全门进行了改装,使其能够看到比原先规定更深的目标区域。

巴黎南大学天体物理空间研究所的 Frédéric Auchère 是 EUI 小组的成员,他说:"这真的是一个小改动。我有一个想法,就是做做看能不能成功。实际上,这只是对仪器的一个非常简单的改动。"

它包括在仪器的门上添加一个突出的小'拇指',重量只有几克。当仪器门滑开让光线进入相机时,如果中途停止,拇指就会遮住太阳明亮的圆盘,EUI就能探测到来自周围日冕的微弱数百万倍的紫外线。

这段视频展示了使用 EUI 遮挡器拍摄的日冕紫外线图像。中间叠加了太阳圆盘的紫外线图像,即遮挡器留下的空白区域。太阳圆盘的图像是由 NASA 的 STEREO 任务拍摄的,该任务恰好与 Solar Orbiter 同时从几乎相同的方向观测太阳,因此表面的特征与日冕的特征有很好的相关性。

网格图案是由固定 150 纳米厚的前滤光片的网格造成的伪影。在普通图像中看不到,但在遮挡模式下会出现(如预期)。左下角时间计数器旁边的"WOW-enhanced"标签代表"Wavelets Optimized Whitening"算法,它增强了影片的视觉效果。资料来源:ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI Team; F. Auchère et al (2023);太阳圆盘: NASA/STEREO

太阳成像技术的进步

该团队将此称为遮挡器运行模式。自 2021 年以来,EUI 遮挡器的测试一直在进行。现在,团队对其成功运行充满信心,并撰写了一篇论文(发表在《天文学与天体物理学》上),还发布了一段视频展示了测试结果。

视频展示了利用 EUI 掩蔽器拍摄的日冕紫外线图像。中间是太阳圆盘的紫外线图像,叠加在遮挡器留下的空白区域。太阳圆盘的图像是由 NASA 的 STEREO 任务拍摄的,该任务恰好与 Solar Orbiter 同时从几乎相同的方向观测太阳,因此表面的特征与日冕的特征有很好的相关性。

过去,日冕的图像都是用称为日冕仪的专用仪器拍摄的。例如,太阳轨道器的日冕仪被称为 Metis。这种新方法的价值在于,日冕仪和照相机可以包含在同一个仪器中。

欧空局太阳轨道器项目科学家丹尼尔-穆勒(Daniel Müller)说:"我们已经证明这种方法非常有效,现在天文学家们可以考虑使用一种新型仪器,它既能对太阳成像,又能对太阳周围的日冕成像。"

对太阳研究的影响

即使在这些新仪器问世之前,EUI 也将产生许多新的科学成果。掩星模式使科学家们有可能看到更深的太阳大气层。这一区域位于经典的超紫外成像仪的视野之外,但通常会被传统的日冕仪遮挡。但现在,EUI 的遮挡器可以轻松地对这一鲜有人涉足的区域进行成像。

"那里的物理正在发生变化,那里的磁结构也在发生变化,而我们以前从未真正好好观察过它。"比利时皇家天文台的 David Berghmans 是欧盟天文研究所的首席研究员,他说:"那里一定有一些我们现在能够发现的秘密。"

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