近日，中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测和研究基地青年副研究员徐 及合作者在国际天文学期刊《The Astrophysical Journal Letters》发表了一项突破性成果，他们通过高分辨率观测手段详细解析了一次罕见的C9.3级白光太阳耀斑及其对光球层的影响。这项研究不仅挑战了传统的白光耀斑产生机制，更为“阿尔芬波”作为能量传输机制提供了罕见的观测支持。
2023年9月11日，位于太阳东侧边缘的NOAA活动区13431发生了一次白光耀斑。尽管耀斑能级仅为C9.3级，远低于通常认为能引发白光发射的M级或X级强度，但却表现出清晰的白光增强现象。研究人员利用中国一米新真空太阳望远镜（NVST）、“夸父一号”卫星（ASO-S）和“羲和号”卫星（CHASE）等国产先进太阳观测系统，捕捉到了这一耀斑的精细演化过程。
图 1：C9.3级太阳白光耀斑的概览。幅（c）“羲和号”Fe I连续谱的观测捕捉到白光耀斑信号。幅（d）中“夸父号”硬X射线观测表明白光耀斑仅与50keV以下的高能粒子相关。
研究人员发现在NVST的TiO波段观测到明显的白光增强，表现为两个白光核及其连接的丝状增亮结构。丝状增亮与黑子半影的纤维结构一致，表明白光辐射中包含来自深层光球的贡献。特别的，研究人员在白光耀斑核区域发现了突发的光球涡流运动以及磁场强度骤增的现象。这些迹象表明，耀斑释放的能量可能通过“阿尔芬脉冲波”的形式从日冕快速传递至光球层。
这些突发的光球旋涡可能是阿尔芬波脉冲在太阳大气中传播至光球层的表现形式。它不仅导致了局部磁场的增强，也可能协助非热电子进入太阳大气的更深层进行加热，从而产生白光辐射。
图2：NVST的光球高分辨率观测展示了白光耀斑足部出现的涡流运动。幅（e）和（f）是通过光流法得到的耀斑前和耀斑中光球速度场。幅（g）和（h）对比了磁场变化情况。
通过对ASO-S的硬X射线成像光谱数据分析，研究发现此次耀斑中非热电子能量普遍低于50 keV，这不足以单独使其穿透到光球层。这一现象进一步支持了“阿尔芬波+电子束协同作用”理论模型。研究团队估算阿尔芬波传递的能量高达10^30 erg，可以同时引起非热电子的加速和光球磁场的增强，这有力地证明了阿尔芬波机制在太阳大气垂直能量输运中的潜力。此外，观测数据显示耀斑信号在304 ?、Hα和TiO波段之间存在一定的时间延迟，这种层次分明的时间延迟现象也与阿尔芬波传播所需的时间尺度一致。
这项研究表明，C级太阳耀斑在特定磁场结构与能量传输机制作用下，同样可以触发可观测的白光辐射。这拓宽了我们对白光耀斑形成条件的认知，也为未来构建更完整的太阳耀斑能量传输模型提供了坚实的观测基础。这项研究成果同时也展示了我国自主太阳观测设备在多波段、高时空分辨研究中的强大能力。
该项研究获得了中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项（B类）、国家杰出青年基金、云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室、云南省兴滇英才支持计划等项目的支持。
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（原标题：云南天文台利用太阳高分辨率观测数据揭示了白光耀斑产生的新机制）
