中國天文學家找到日冕加熱問題的新線索

太陽日冕的溫度高達百萬度，遠遠高於光球層大約六千度的溫度。研究日冕如何被加熱到如此高的溫度是一個理解恆星大氣的關鍵問題。日冕中阿爾文波（Alfvén wave）的耗散可能是日冕加熱所需的能量來源，但是否有足夠能量的阿爾文波在日冕中產生，仍然是具有爭議的問題。雲南天文台畢以等人的一項研究認為，日珥中勻速下落的等離子體團在日冕中激發的阿爾芬波可能對太陽寧靜區日冕加熱有貢獻。

這項研究的關鍵數據來源於中國科學院雲南天文台的一米新真空太陽望遠鏡的觀測。新真空太陽望遠鏡主要進行太陽高分辨率的太陽成像、光譜以及磁場觀測。目前，在Hα波段的日珥成像觀測是這台望遠鏡的重要特色之一。上圖展示了這項工作研究的日珥圖像，圖中以彩色標示了研究者們識別到的下落的等離子體團。

該項研究首次嘗試估算了日珥中勻速下落的等離子體團的重力勢能損失，並把單位時間內的重力勢能損失與日冕加熱所需的能量作比較。通過識別和分析日珥中數千個下落的等離子體團的大小、速度及路徑，研究者們推測這些下落的等離子體團損失的重力勢能相當於整個太陽寧靜區日冕加熱所需能量的約二千分之一。考慮到這些等離子體團很可能在消失於新真空太陽望遠鏡的Hα線心像以後繼續勻速地下落，直到到達太陽表面附近才徹底瓦解，他們進一步推測其重力勢能損失可達加熱寧靜區日冕所需能量的約三百二十分之一。假設日珥中的勻速下落等離子體團能夠有效的激發日冕中的阿爾芬波，從而把其重力勢能轉化為日冕中的波能，進而轉化為熱能，那麼這些日珥物質的下落運動對日冕加熱有不可忽略的貢獻。

研究者們認為新真空太陽望遠鏡以及下一代太陽望遠鏡的光譜數據將便於精確地測算這些日珥中的等離子體團的密度，從而更準確的估算這些下落物質對日冕加熱的貢獻。相關的數值模型工作可能有助於驗證和理解相關的能量轉化過程。

這項研究也討論了惡魔算法（demon algorithm）在提取高時間分辨率的太陽觀測圖像中的速度場信息方面的運用，其結果顯示惡魔算法的測量精度明顯優於太陽物理研究中傳統的算法。

【圖、文：節錄譯自中國科學院雲南天文台網頁】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報快報》