重大突破

近期，中国科学院紫金山天文台“夸父一号”卫星（ASO-S）科学团队利用“夸父一号”卫星上的白光太阳望远镜（WST）观测数据揭示了太阳白光耀斑并不罕见，并捕捉到了耀斑环上的连续谱辐射，相关成果发表在国际天文学期刊Solar Physics和The Astrophysical Journal Letters。

WST工作在360 nm波段，属于首次在这个非常有特色的波段进行空间连续观测。太阳360 nm辐射主要是氢原子的Balmer连续谱辐射，此波段对研究太阳白光耀斑十分重要。白光耀斑是指在可见光连续谱辐射表现出增强的一类耀斑。人类历史上观测到的第一例太阳耀斑——1859年的卡林顿耀斑即是典型的白光耀斑。白光耀斑主要被分为两类：I类白光耀斑表现出Balmer连续谱辐射增加（Balmer跳跃）以及出现Balmer谱线增强，其白光辐射与硬X射线辐射存在较好的相关性；II类白光耀斑则没有这些特征。白光耀斑通常是一些大级别耀斑（如X级和M级），释放出很强的能量，会对空间天气产生重要影响。此外，恒星耀斑基本都是白光耀斑，且与太阳白光耀斑具有相似性。因此，研究白光耀斑对空间天气预报及恒星耀斑研究都有十分重要的科学意义。

从1859年到ASO-S卫星上天之前，仅有三百例左右的太阳白光耀斑事件报道，这相对于一个太阳活动周（平均11年）爆发几万次耀斑来说实属罕见。然而，WST仅一年多的空间全天候观测表明：太阳白光耀斑并不罕见。ASO-S科学团队对2022年10月至2023年5月期间发生的205个M1.0以上的耀斑进行了分析，识别出了49个360 nm白光耀斑（示例见图1），即白光耀斑的发生率为24%；同时给出了白光耀斑的一些基本参数，包括白光持续时间、白光增亮面积、单个像素最大增幅以及平均增幅（见图2）等。此工作被选为Solar Physics编辑推荐（Editor’s choice）。随着太阳活动峰年的到来，越来越多的白光耀斑被观测到，截至2023年12月底，已有120余例白光耀斑被WST观测到，这对我们探究白光耀斑的物理本质提供了绝佳的样本。

耀斑的白光连续谱辐射主要在耀斑环足点被观测到，对于少部分边缘耀斑事件，白光连续谱辐射还可以在耀斑环上被探测到，但通常比较弱。这些出现在不同位置处的白光连续谱辐射的起源高度不同，辐射机制也不同。在WST观测到的百余例白光耀斑事件中，绝大部分的360 nm辐射出现在耀斑环足点，如2023年3月3日的X2.1耀斑（图3）；尤其值得注意的是，WST于2023年8月7日捕捉到了一个边缘X1.5耀斑环上的白光连续谱辐射（图4）——耀斑环上的Balmer连续谱辐射以往还未被报道过。这些辐射在HMI/SDO 617.3nm  Paschen连续谱中也可见，同时CHASE连续谱也表现出增亮。耀斑环足点的白光辐射通常与非热电子束加热有关（直接或间接），而耀斑环上的白光连续谱辐射与环冷却有关，如果耀斑环中的电子密度低于10¹²cm^-3，其白光辐射很可能源于汤姆孙散射过程。

以上工作得到了中国科学院B类先导专项、国家重点研发计划以及国家自然科学基金项目的支持。

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11207-024-02251-9

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad27ca

编辑推荐：https://link.springer.com/journal/11207/updates/17758986

图1. WST 360 nm白光耀斑示例

图2. WST 360 nm白光耀斑基本物理参数性质

图3. 2023年3月3日X2.1耀斑的多波段成像

图4. 2023年8月7日X1.5耀斑的多波段成像