“夸父一号”团队新成果！首次捕捉到

近期，中国科学院紫金山天文台“夸父一号”（ASO-S）卫星团队利用卫星上搭载的白光太阳望远镜（WST）观测数据，在白光耀斑辐射特性研究方面取得重要进展，国际上首次在一个X2.8级双带白光耀斑的巴尔末连续谱辐射中捕捉到白光耀斑的“心跳”——微弱但确凿的谐频准周期脉动（Quasi-Periodic Pulsation，QPP）信号。相关研究成果于4月16日发表在国际天文期刊《天体物理学杂志快报》。

太阳耀斑是太阳大气中最剧烈的爆发现象之一，其中白光耀斑是指在可见光（白光）连续谱上都能观测到辐射增强的耀斑。这类耀斑通常与强烈的能量释放相关，并可能对地球空间环境产生显著影响。早在1859年，英国业余天文学家卡林顿就首次记录到了白光耀斑现象。然而，白光耀斑相对少见且持续时间较短，因此，对其白光连续谱精细辐射特征（如QPP）的研究极具挑战性。

2023年12月14日，太阳爆发了一次剧烈的X2.8级双带白光耀斑。ASO-S/WST在3600 Å巴尔末连续谱波段对此事件进行了高时间分辨率（1~2s）的观测。利用WST的优质观测数据，研究团队在该耀斑脉冲相中清晰地探测到了基频周期约为20s、二次谐频周期约为11s的巴尔末连续谱谐频QPP信号（如图1所示），这在国际上属首次。这一独特的白光耀斑“心跳”信号也被ASO-S/HXI（硬X射线成像仪）等其他国内外观测设备在不同波段观测证实。

图1：多波段的小波分析结果

更重要的是ASO-S/WST不仅“听”到了耀斑的谐频“心跳”，还为“心跳”的源区探寻提供了最直接的线索。通过对WST高时间分辨率图像的精细分析，研究团队发现这些白光QPP信号主要起源于东耀斑带。进一步分析表明，东、西两个耀斑带对基频（20s）和谐频（11s）信号的贡献存在显著差异（如图2所示），这为追溯QPP的物理起源提供了关键的空间信息。

图2：谐频QPP源的空间分布

进一步分析发现，观测到的谐频QPP与耀斑双带的快速动态演化（如快速延伸和分离运动）在时间上高度同步（如图3所示）。这暗示着该谐频QPP的产生与耀斑核心区域的能量释放过程——磁场重联——密切相关。结合磁流体力学（MHD）理论，研究人员推断，耀斑环中扭曲（kink）模波和/或耀斑电流片中磁岛的产生与合并过程对非热电子属性的调制是最可能的物理机制。

图3：谐频QPP与耀斑带精细演化过程的关系

这项研究首次精细刻画并定位了太阳白光耀斑中的谐频QPP，为理解耀斑的能量释放机制和粒子加速过程提供了全新的观测线索。ASO-S/WST以其前所未有的高时间分辨率观测能力，开启了白光耀斑精细研究的新纪元。未来，随着ASO-S卫星持续产出高质量的太阳观测数据，研究人员将能够对更多的白光耀斑进行深入研究，这必将极大推动并加深对太阳活动、日地空间天气乃至宇宙中恒星耀斑爆发等物理过程的认知。

来源：中国科学院紫金山天文台