近日，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員蘇楊等在利用極紫外觀測(cè)推求太陽(yáng)等離子體屬性和X射線熱輻射研究方面取得新進(jìn)展。

太陽(yáng)大氣等離子體的DEM（微分發(fā)射度）分析是一種由多波段/譜線數(shù)據(jù)推導(dǎo)出不同溫度等離子體數(shù)量的方法，是定量化分析太陽(yáng)大氣結(jié)構(gòu)熱過程的基礎(chǔ)工具之一，對(duì)研究太陽(yáng)爆發(fā)、磁場(chǎng)重聯(lián)、活動(dòng)區(qū)性質(zhì)、日冕加熱等都有非常重要的意義。簡(jiǎn)單地講，DEM分析用于分離在視線方向上疊加在一起的多溫度等離子體結(jié)構(gòu)并獲得其參數(shù)（見圖1示例）。

圖1. 由SDO/AIA觀測(cè)推導(dǎo)等離子體發(fā)射度EM的示例。a、b、c分別顯示的是AIA的多通道極紫外圖像，根據(jù)EM結(jié)果還原的極紫外成像，推導(dǎo)出的不同溫度等離子體的EM分布。

自日本的Hinode（日出衛(wèi)星）和美國(guó)的太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（SDO）衛(wèi)星發(fā)射后，國(guó)際上發(fā)展了多種新的DEM方法，用來(lái)從EUV和軟X射線數(shù)據(jù)中提取DEM分布。DEM分析也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，舉例來(lái)講，單是正則化反演方法（Hannah & Kontar 2012）的引用就超過了110次。然而，這些方法在單獨(dú)利用SDO/AIA的多波段EUV圖像推導(dǎo)DEM時(shí)，往往不能很好地限制高溫段（如8百萬(wàn)度以上）的等離子體，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的溫度過高，同X射線觀測(cè)相差巨大。

針對(duì)這一點(diǎn)，太陽(yáng)物理學(xué)家常添加更多儀器的觀測(cè)來(lái)限制高溫段的DEM。問題在于，這些觀測(cè)或者僅是流量，造成DEM的空間分布丟失；或者雖同樣是圖像，但數(shù)據(jù)的時(shí)間覆蓋和質(zhì)量大多無(wú)法配合AIA幾乎不間斷的高時(shí)、空分辨率觀測(cè)。

為了走出DEM研究的困境，最大程度利用AIA數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)研究，紫金山天文臺(tái)太陽(yáng)高能物理研究團(tuán)組蘇楊等與國(guó)際同行合作，通過使用新的basis基函數(shù)組合和計(jì)算模式，改進(jìn)了現(xiàn)有的Sparse算法（Cheung et al 2015），使結(jié)果同X射線（熱輻射）觀測(cè)較為一致，準(zhǔn)確度相比現(xiàn)有結(jié)果可提高一個(gè)量級(jí)以上。圖2顯示的是三種現(xiàn)有方法和改進(jìn)的方法所得結(jié)果的比較，a、b、c分別是等離子體發(fā)射度分布，預(yù)期的X射線熱軔致輻射能譜同RHESSI（美國(guó)太陽(yáng)高能觀測(cè)衛(wèi)星，用于太陽(yáng)X射線、伽馬射線的成像和能譜觀測(cè)）數(shù)據(jù)的比較，等離子體發(fā)射度加權(quán)平均溫度的空間分布。

圖2. 本圖比較了三種現(xiàn)有方法所得DEM和新DEM結(jié)果。a、b、c分別顯示了不同方法的等離子體發(fā)射度分布，預(yù)期的X射線熱軔致輻射能譜同RHESSI觀測(cè)的比較，等離子體加權(quán)平均溫度的空間分布。a、b中藍(lán)色為新結(jié)果。

相關(guān)文章近日在天文學(xué)國(guó)際核心期刊The Astrophysical Journal Letters上發(fā)表。預(yù)期該成果將在基于AIA的太陽(yáng)大氣結(jié)構(gòu)研究和太陽(yáng)X射線暴研究中發(fā)揮重要作用。

該工作由國(guó)家自然科學(xué)基金天文聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目（U1631242, U1731241），中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)（XDA15052200, XDA15320300, XDA15320301），國(guó)家青年等項(xiàng)目支持。