云南天文台利用DKIST高分辨率观测揭示太阳色球纤维中普遍存在高频横向波
近日,中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测和研究基地博士研究生董起帆和闫晓理研究员等人利用4米太阳望远镜——丹尼尔·井上建太阳望远镜(DKIST)的高时空分辨率观测数据,对太阳宁静区和活动区的色球纤维中的横向振荡特征及其能量输运进行了详细研究,相关研究成果于2026年10月15日正式发表在国际天体物理期刊《The Astrophysical Journal》上。
太阳色球层中广泛分布着细长的纤维结构,它们通常沿磁场方向延伸,是研究太阳大气中磁流体力学波传播和能量输运的重要载体。研究色球纤维中的横向振荡,对于理解太阳色球和日冕的加热机制具有重要意义。然而,受限于以往观测设备的时空分辨率,周期较短、振幅较小的横向振荡往往难以被有效探测,其统计特征及能量贡献尚不明确。研究团队利用DKIST搭载的可见光宽带成像仪(VBI)分别于2023年8月29日和2024年8月27日获取的太阳宁静区和活动区高分辨率Hα观测数据,结合自动波动追踪算法,对色球纤维的横向振荡进行了详细分析。研究共获得22866次振荡测量结果,发现高频、小振幅横向振荡在不同磁场环境下的色球纤维中均广泛存在。观测到的横向振荡平均周期约为56 ± 49秒,位移振幅约为37 ± 25千米,速度振幅约为6 ± 4千米/秒。通过分析相邻狭缝的振荡信号,研究团队获得了3244个可靠的传播波测量结果,其平均传播相速度约为21 ± 13千米/秒。这些振荡特征与阿尔芬扭结模波相一致。根据波的参数估算,这些横向波携带的能流约为20—200瓦/平方米。
该研究成果揭示了太阳色球纤维中普遍存在一类此前尚未得到充分研究的高频、小振幅横向波。与以往观测中的振荡周期相比,本研究探测到的振荡周期明显更短,表明此前的观测可能遗漏了大量小尺度、高频率的波动现象。尽管估算得到的波动能流尚不足以单独维持整个色球层的加热,但该成果为进一步认识色球中的磁流体力学波传播及其能量输运提供了新的观测约束。
此项研究得到中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省太阳物理与空间科学重点实验室、云南省自然科学基金、云南省兴滇英才支持计划、云岭学者等项目的资助。

图1:太阳宁静区和活动区色球纤维横向振荡的统计分布。左、右两列分别对应宁静区和活动区,自上而下依次展示振荡位移振幅、周期和速度振幅的分布。绿色曲线表示对数正态分布拟合结果。
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