科學家首次定量揭示日冕傳播效應對太陽射電觀測的影響

近日，中國科學院國家天文台明安圖觀測基地博士餘思捷與英國格拉斯哥大學博士 Edward Kontar 等合作，利用新一代低頻射電成像干涉望遠鏡 LOFAR 的高時空和頻譜解析度的寬頻頻譜成像數據，首次定量揭示了日冕傳播效應對太陽射電觀測結果的影響。

太陽劇烈爆發會產生大量高能電子，這些高能電子會與磁場、等離子體發生耦合作用在多個波段產生電磁輻射。在極紫外和 X 射線等波段，由於日冕背景等離子體密度稀薄，高能電子流僅能產生非常微弱的輻射信號，以致現有技術仍難以對其進行有效探測。但在射電波段，高能電子可以產生強烈的電磁輻射，即太陽射電爆，很容易被射電望遠鏡接收到。因此，基於射電波段的太陽觀測可以為診斷日冕物理特性以及日冕中電子加速和傳輸過程提供獨一無二的工具，為深入理解太陽爆發過程提供關鍵信息。

射電波在日冕中的傳播常常伴隨著散射和折射效應。如何定量解耦這些效應對射電觀測結果的影響，還原射電輻射源區真實物理過程是長久以來困擾射電天文學家的一個難題。LOFAR 是具有高時空和高頻譜解析度和寬頻頻譜成像能力的新一代低頻射電望遠鏡，為解決這一難題創造了可能。研究人員利用 LOFAR 對一個太陽射電III型爆的成像觀測數據，定量分析了不同頻率射電圖像上源區大小和位置隨時間的演化，首次證明了日冕的散射效應是影響射電源的視大小和視位置的主導因素，由於太陽大氣對射電波的散射作用，射電源的視大小會隨時間迅速增大，導致其遠大於射電源的真實空間尺寸。這一研究成果有利於更加準確地理解高日冕甚至行星際空間等離子體對電磁波傳播的影響。

相關研究成果發表在《自然-通訊》上。

射電 III 型爆發以及精細結構頻譜

32.5 MHz 射電 III 型爆發源成像（紅：基頻輻射；藍：諧頻輻射）和極紫外成像（綠色）

來源：中國科學院國家天文台

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