天文學家魔改探測器相機讓其觀察能力更深入太陽大氣層
科學家們使用太陽軌道器的EUI照相機以一種新的操作模式記錄了太陽大氣層的部分極紫外線波長,而在此之前幾乎不可能拍攝到這種波長的圖像。這種新的工作模式是通過在最後一刻對相機進行”魔改”而實現的,幾乎肯定會對未來任務中的新太陽儀器產生影響。
利用一種獨特的操作模式,科學家們能夠利用太陽軌道器的EUI照相機拍攝到以前難以捕捉到的太陽大氣層的部分圖像。這是通過在最後一刻對相機進行修改實現的,預計這將影響未來的太陽儀器設計。這一改進使人們能夠更深入地了解太陽的大氣層,縮小了經典超紫外成像儀與傳統日冕儀之間的差距。
近距離觀察改進
太陽軌道器的極紫外成像儀(EUI)可以傳回太陽大氣層結構的高分辨率圖像。科學家們稱這一區域為日冕。在EUI的建造過程中,在最後一刻對儀器前部的安全門進行了改裝,使其能夠看到比原先規定更深的目標區域。
巴黎南大學天體物理空間研究所的Frédéric Auchère 是EUI 小組的成員,他說:”這真的是一個小改動。我有一個想法,就是做做看能不能成功。實際上,這只是對儀器的一個非常簡單的改動。”
它包括在儀器的門上添加一個突出的小’拇指’,重量只有幾克。當儀器門滑開讓光線進入相機時,如果中途停止,拇指就會遮住太陽明亮的圓盤,EUI就能探測到來自周圍日冕的微弱數百萬倍的紫外線。
這段視頻展示了使用EUI 遮擋器拍攝的日冕紫外線圖像。中間疊加了太陽圓盤的紫外線圖像,即遮擋器留下的空白區域。太陽圓盤的圖像是由NASA 的STEREO 任務拍攝的,該任務恰好與Solar Orbiter 同時從幾乎相同的方向觀測太陽,因此表面的特徵與日冕的特徵有很好的相關性。
網格圖案是由固定150 納米厚的前濾光片的網格造成的偽影。在普通圖像中看不到,但在遮擋模式下會出現(如預期)。左下角時間計數器旁邊的”WOW-enhanced”標籤代表”Wavelets Optimized Whitening”算法,它增強了影片的視覺效果。資料來源:ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI Team; F. Auchère et al (2023);太陽圓盤: NASA/STEREO
太陽成像技術的進步
該團隊將此稱為遮擋器運行模式。自2021 年以來,EUI 遮擋器的測試一直在進行。現在,團隊對其成功運行充滿信心,並撰寫了一篇論文(發表在《天文學與天體物理學》上),還發布了一段視頻展示了測試結果。
視頻展示了利用EUI 掩蔽器拍攝的日冕紫外線圖像。中間是太陽圓盤的紫外線圖像,疊加在遮擋器留下的空白區域。太陽圓盤的圖像是由NASA 的STEREO 任務拍攝的,該任務恰好與Solar Orbiter 同時從幾乎相同的方向觀測太陽,因此表面的特徵與日冕的特徵有很好的相關性。
過去,日冕的圖像都是用稱為日冕儀的專用儀器拍攝的。例如,太陽軌道器的日冕儀被稱為Metis。這種新方法的價值在於,日冕儀和照相機可以包含在同一個儀器中。
歐空局太陽軌道器項目科學家丹尼爾-穆勒(Daniel Müller)說:”我們已經證明這種方法非常有效,現在天文學家們可以考慮使用一種新型儀器,它既能對太陽成像,又能對太陽周圍的日冕成像。”
對太陽研究的影響
即使在這些新儀器問世之前,EUI 也將產生許多新的科學成果。掩星模式使科學家們有可能看到更深的太陽大氣層。這一區域位於經典的超紫外成像儀的視野之外,但通常會被傳統的日冕儀遮擋。但現在,EUI 的遮擋器可以輕鬆地對這一鮮有人涉足的區域進行成像。
“那裡的物理正在發生變化,那裡的磁結構也在發生變化,而我們以前從未真正好好觀察過它。”比利時皇家天文台的David Berghmans 是歐盟天文研究所的首席研究員,他說:”那裡一定有一些我們現在能夠發現的秘密。”