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紫金山天文臺建立自動識別萊曼阿爾法太陽耀斑事件庫

【紫金山天文臺建立自動識別萊曼阿爾法太陽耀斑事件庫】 太陽萊曼阿爾法（Lyα）發射線是太陽紫外光譜中最強的一條發射線。早期研究表明，耀斑發生期間，該譜線表現出明顯的輻射增強。然而，由于受儀器觀測性能的限制，基于該譜線的太陽觀測（尤其是成像觀測）很少，相關的研究工作也較少。我國正在研制中的先進天基太陽天文臺（ASO-S）衛星將搭載可在該波段對整個日面及低日冕進行高分辨觀測的萊曼阿爾法太陽望遠鏡（LST）。
近日，為了系統了解萊曼阿爾法耀斑的特性，并為LST的觀測提前做準備，中國科學院紫金山天文臺博士盧磊和研究員封莉等設計了一套可從太陽光變數據中對太陽耀斑進行自動識別的算法，并將其應用于地球靜止環境觀測衛星（GOES）在萊曼阿爾法波段的觀測資料，生成國際上首個自動識別的萊曼阿爾法耀斑列表。圖1顯示了利用該算法對2011年2月15日萊曼阿爾法耀斑的識別結果，紅、綠、藍三條豎直點虛線分別代表自動識別到的萊曼阿爾法耀斑的開始、峰值和結束時間。圖2顯示一個萊曼阿爾法耀斑的光變曲線及相應的X射線光變，萊曼阿爾法耀斑主要爆發于軟X射線耀斑的脈沖相，且與50KeV以上的硬X射線輻射具有較好的相關性。該耀斑識別算法可以較準確地識別出耀斑的起始、峰值和結束時間及相應輻射流量。研究分析了萊曼阿爾法耀斑的光變特性和輻射特性。分析結果顯示，萊曼阿爾法耀斑的持續時間一般在20分鐘左右，其中上升相約6分鐘，下降相約14分鐘，具體時標跟耀斑的強度有關。萊曼阿爾法耀斑的峰值流量及耀斑期間的總流量均服從冪律分布，且冪律譜具有較大的譜指數（2.71和2.42），暗示了大量的小耀斑匯聚在低能端，而由于受目前儀器探測能力的限制，這些小耀斑很難被探測。相關研究成果發表在上，研究工作得到國家自然科學基金、中科院空間科學先導專項及中科院青年創新促進會等的支持。
基于該耀斑列表，紫金山天文臺副研究員李東和博士盧磊等對耀斑在Lyα波段的準周期震蕩現象開展深入研究。研究發現，耀斑的萊曼阿爾法輻射同時存在3分鐘和1分鐘準周期震蕩現象，3分鐘準周期震蕩主要發生于耀斑的脈沖相期間，而1分鐘準周期震蕩在耀斑的前相、脈沖相以及衰減相均能探測到，說明1分鐘震蕩很可能是耀斑自身的一種振蕩性質。相關研究成果發表在上，研究工作得到國家自然科學基金、中科院空間科學先導專項及江蘇省青年基金等的支持。
紫金山天文臺建立自動識別萊曼阿爾法太陽耀斑事件庫
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圖1.2011年2月15日萊曼阿爾法耀斑事件識別結果。黑色和紅色實線分別代表GOES衛星在Lyα和軟X射線（1-8A）波段記錄的光變曲線，紅、綠、藍三條豎直點虛線分別代表自動識別到的萊曼阿爾法耀斑的開始、峰值和結束時間
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圖2.2011年9月24日耀斑的不同波段的光變曲線（Lu et al. 2021,ApJS）。（a）黑色和紅色實線分別代表GOES衛星在Lyα和1-8A波段的光變；（b）黑色實線同（a），其他彩色線依次代表RHESSI衛星在不同X射線能段觀測到的光變
【來源：紫金山天文臺】
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