天文学家在太阳物理学领域取得了重要进展，成功制作出太阳日冕中磁场的精确图谱。这一重要发展将改善我们对太阳大气的理解，以及它的变化如何影响我们在地球上基于技术的社会。日冕作为太阳大气的外层，在调节太阳风和空间天气事件如太阳耀斑和日冕物质抛射中发挥着关键作用。然而，量化驱动这些现象及日冕本身的磁力一直被证明相当困难。
美国国家科学基金会（NSF）丹尼尔·K·井上太阳望远镜是全球最强大的太阳望远镜，由NSF国家太阳天文台（NSO）开发、建造和运营，在太阳物理学领域取得了突破性成就，直接绘制了太阳日冕中磁场强度的图谱，这是在日全食期间可见的太阳外部大气。这一里程碑增强了我们对空间天气及其对我们基于技术的世界影响的理解。
日冕：空间天气的源头
太阳的磁场在其大气中创造了与太阳黑子相关的区域，包含着巨大的能量，负责引发爆炸性的太阳风暴和空间天气。日冕是太阳的外层大气，温度极高，磁场的奇异现象发生在这里。了解和预测空间天气需要绘制日冕磁场的图谱，这对于保护我们在地球和太空的技术至关重要。
为什么这很重要
地球的磁场提供了对太阳风的保护，保护我们的气氛，使生命得以存在。然而，剧烈太阳喷发释放的电磁场和能量粒子可能会干扰卫星、电网及其他我们日益依赖的技术系统。理解这些动态相互作用，可能在天到世纪的时间内变化，对于确保我们的基础设施和生活方式的安全至关重要。
长期以来，天文学家由于技术限制面临测量日冕磁性特征的挑战。井上太阳望远镜作为当前研究日冕的最先进设备，通过绘制日冕磁场的首张图谱，迈出了重要的一步——这是我们迄今所见的最详细的图谱。
井上太阳望远镜首张日冕磁场图谱
自20世纪50年代以来，太阳物理学研究包括绘制太阳表面磁场，提供重要数据。然而，尤其是在日冕上方绘制磁场——作为太阳风暴的源头——一直是一个长期渴望的目标。位于夏威夷哈雷阿卡拉山顶附近的井上望远镜现在提供了满足这一关键需求的能力。
井上望远镜使用齐曼效应创建了首张详细的太阳日冕磁场图谱，这是一种通过观察光谱线分裂来评估磁性特征的技术。光谱线在电磁谱中以独特波长出现，指示原子或分子吸收或发射的光。这些独特的线条作为“指纹”，揭示了天体的化学成分和物理特性。当这些线条接触到磁场时，如太阳的磁场，它们会发生分裂，提供关于物体磁性特征的洞见。早期尝试探测这些信号的努力，最新报道是在二十年前（Lin et al. 2004），未能为广泛的科学研究提供足够的细节或一致性。如今，井上望远镜的无与伦比的能力允许对这些重要信号进行详细和有组织的研究。
技术奇迹
通常情况下，日冕的亮度是太阳光盘的百万分之一，只有在日全食期间，即太阳的大部分光被遮蔽，使地球陷入黑暗时才能被观察到。然而，井上望远镜利用一种称为日冕摄影的技术模拟人工日食，能够探测极为微弱的极化信号——比太阳光盘的亮度低十亿倍——展示了其非凡的灵敏度，确立了其作为通向我们恒星的独特门户的角色。
井上望远镜通过其低温近红外光谱极化仪（Cryo-NIRSP）实现了这一点，这是一种主要用于分析日冕及绘制其磁场的仪器，由夏威夷大学天文学研究所开发。
展望未来
这一成就预示着太阳物理学新时代的到来。井上望远镜描绘太阳日冕磁场的能力进一步强化了其目标，开启了理解太阳对空间天气影响的新途径。
“就像地球表面和大气的详细图谱改善了天气预报，这张极其全面的太阳日冕磁场图谱将增强我们预测太阳风暴和空间天气的能力，”NSF国家太阳天文台（NSO）项目主任卡莉·布莱克博士表示。“这张图谱中所描绘的这些看不见却极其强大的力量将推动未来一个世纪至更久的太阳物理学研究。”
NSO主任克里斯托夫·凯勒指出：“在日冕中绘制磁性构成了不仅对太阳科学而且对整个天文学的基础性突破。”他相信，“这标志着一个新时代的开始，我们将理解恒星的磁场如何影响行星，无论是在我们的太阳系内还是在我们发现的数千个系外行星系统中。”
未来的研究将继续改进诊断工具和方法，深入洞察太阳的磁性格局及其对地球和我们太阳系的影响。
