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在国家自然科学基金项目(批准号:11427901、12522306)等资助下,中国科学院国家天文台邓元勇研究员带领的联合研究团队,利用用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统,分析了太阳耀斑期间演化过程,发现耀斑带下方的磁场强度明显减弱。相关成果以“Apparent magnetic field decay in a solar flare from Zeeman splitting of the Mg I 12.32-µm line” 为题,于2026年10月23日在线发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy),论文链接:https://doi.org/10.1038/s41550-026-03013-2。
国家重大科研仪器研制项目(部门推荐)“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”(简称AIMS),是由中国科学院国家天文台、上海技术物理研究所、西安光学精密机械研究所共同研制的国际上第一台中红外太阳磁场观测设备。实现太阳磁场从“间接测量”到“直接测量”的跨越,将磁场测量精度提高一个量级,达到10G量级。
太阳大气是由磁场主导的巨大的磁等离子体环境,其中的一切现象和过程均由磁场及其相互作用所主导。耀斑则是由磁场驱动的太阳大气中最剧烈的能量快速释放过程,是灾害性空间天气的主要驱动源。长期以来已有很多观测和理论描述耀斑过程的物理图像,但作为耀斑能量积累、传输及释放重要载体的太阳低层大气磁场,在耀斑过程中如何变化,迄今仍未有清晰的物理图像。造成这一现状的原因主要在于耀斑会影响用于磁场测量的太阳光谱轮廓,传统基于光谱偏振诊断磁场的测量方法给不出准确结果甚至失效;此外,耀斑演化过程快,需要高时间分辨率的测量相匹配,单次测量时间短导致了信噪比低、磁场测量精度低,无法用于研究耀斑期间磁场的快速演化。
针对上述局限,AIMS望远镜在设计上采用了具有大塞曼裂距的中红外Mg I 12.32 μm谱线,通过直接测量磁场导致的谱线裂距从而得到准确的磁场强度,这避免了传统的光谱偏振诊断方法对太阳大气偏振辐射转移模型的依赖,可以将磁场强度的测量精度从传统的百高斯量级提高到优于十高斯的水平。
基于这一国际上所独有的观测特点,AIMS首次观测到了一例X1.5级耀斑期间的中红外光谱演化,三分裂光谱得到的磁场强度演化表明耀斑带下方的磁场强度明显减弱。研究团队还利用耀斑动力学大气模型模拟耀斑期间光谱演化,对上述结果进行了检验。这项研究有助于构建更完善的太阳耀斑模型,加深对耀斑动力学过程机理的认知。

图 AIMS观测的耀斑期间中红外连续谱辐射增强及磁场减弱