中國天文學家在日冕圖像配準及紅線偏振研究方面獲進展

中國科學院雲南天文台博士研究生梁昱、屈中權研究員及北京大學合作的研究團隊，使用大視場折射式日冕紅線（Fe 6374 Å red coronal line）望遠鏡，利用2017年美國日全食期間觀測到的日冕紅線數據，提出了一種高精度的日冕圖像配準配準方法並獲得日冕紅線的成像偏振數據。通過日冕紅線偏振數據和白光偏振數據的對比分析，提出了在日冕暗腔區域紅線輻射可能存在偏振的觀測證據。

對於偏振測量而言，由於探測器只對強度訊號有反應，因此，通常情況下，偏振測量需要多次調製才能實現。在多次調製過程中，圖像的穩定性將直接影響偏振測量精度。因此，圖像的高精度配準對於成像偏振測量尤為關鍵。需要注意的是，可見光波段的日冕圖像的高精度配準比較困難，其原因是日冕圖像通常非常的昏暗、低訊噪比、缺乏高頻訊息且高動態範圍。將傳統的圖像配準方法，如基於高頻尺度不變特徵變換算法、基於特徵統計的交叉相關（Cross-Correlation）算法和相位相關算法用於2017年日全食期間的日冕紅線圖像配準時，效果都不理想。即使經過幾種不同的算子增強銳化後，上述算法的配準結果效果依然不能令人滿意。
　　
針對該問題，論文作者將盲退卷積和噪聲自適應模糊均衡算法應用於日冕紅線圖像的增強中，結合交叉相關算法，最終取得比較高精度的日冕圖像配準結果。通過日冕偏振圖像的配準結果，他們獲取了高精度的成像偏振訊息。這次日全食最大食分是1.0306，而月亮邊緣的偏移量已經超出了該範圍，故此結合交叉相關算法配準的結果明顯不可靠的。相對而言，研究提出的配準算法獲得比較好的配準結果。
　　
理論上，日冕紅線輻射是非偏振，歷史上為數不多的幾次觀測結果幾乎都不支持紅線具有偏振數據。通過分析對比2017年日全食期間的日冕紅線的偏振觀測資料和相同時間的白光偏振數據（K冕），研究人員發現，在太陽西側的一個暗腔區域，日冕紅線的偏振特徵發生了突變，而該變化在K冕和電子密度中都沒有對應的表面特徵，這從側面證明日冕紅線在該區域輻射可能是存在偏振的。
　　
比較遺憾的是，由於採用的是成像偏振觀測，並沒有紅線附近波段連續譜偏振數據。因此，連續譜和日冕紅線的偏振無法區分，故無法定量的分析日冕紅線的偏振訊息。但是，通過對比K冕的偏振輻射和日全食期間觀測的紅線偏振輻射數據，可以定性地判斷譜線的偏振訊息。今次的發現對認識日冕偏振的複雜性及禁線偏振理論提出新的挑戰。

【圖、文：節錄自中國科學院雲南天文台網頁；新聞資訊由林景明提供】 研究全文刊登在2021年4月14日出版的英國《皇家天文學會月報》