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世界首台!AIMS望远镜突破太阳磁场测量难题

发布时间:2024/1/25 11:21:12编辑:Ma Liang
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从青海冷湖天文观测基地获悉,世界首台“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”(简称AIMS望远镜)已实现核心科学目标——将矢量磁场测量精度提高一个量级,实现了太阳磁场从“间接测量”到“直接测量”的跨越。


AIMS望远镜是国家自然科学基金委员会支持的重大仪器专项(部委推荐)项目,落户于平均海拔约4000米的青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山D平台。


据了解,经过5个多月的前期调试观测,目前望远镜技术指标已满足任务书要求,进入验收准备阶段。


中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地总工程师王东光介绍,科学数据分析表明,AIMS望远镜首次以优于10高斯量级的精度开展太阳矢量磁场精确测量。


“这意味着AIMS望远镜利用超窄带傅立叶光谱仪,在中红外波段实现了直接测量塞曼裂距得到太阳磁场强度的预期目标,突破了太阳磁场测量百年历史中的瓶颈问题,实现了太阳磁场从‘间接测量’到‘直接测量’的跨越。”王东光说,“塞曼裂距与波长的平方成正比,在AIMS望远镜之前,太阳磁场多在可见光或近红外波段观测,由于裂距很小,观测仪器很难分辨。AIMS望远镜的工作波长为12.3微米,在同等磁场强度下,塞曼裂距增加几百倍,使得‘直接测量’成为可能。”

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这是2023年4月8日拍摄的AIMS主体结构。新华社记者顾玲 摄


AIMS望远镜是国际上第一台专用于中红外太阳磁场观测的设备,将揭开太阳在中红外波段的神秘面纱。


“通过消除杂散光的光学设计和真空制冷等技术,我们解决了该波段红外太阳观测面临的环境背景噪声高、探测器性能下降等难题。”中科院国家天文台高级工程师冯志伟介绍,红外成像终端由红外光学、焦平面阵列探测器和真空制冷三个系统组成,包括探测器芯片在内的所有部件均为国产。该终端系统主要用于8至10微米波段太阳单色成像观测,从而研究太阳剧烈爆发过程中的物质和能量转移机制。


此外,AIMS望远镜也实现了中红外太阳磁场测量相关技术和方法的突破,在国内首次实现中红外太阳望远镜系统级偏振性能补偿与定标,“望远系统在中国天文观测中首次采用离轴光学系统设计,焦面科学仪器除8至10微米的红外单色像外,还配备了国际领先的高光谱分辨率红外成像光谱仪和偏振测量系统。”王东光介绍,AIMS望远镜的研制,除了在太阳磁场精确测量方面起到引领作用外,也可在中红外这一目前所知不多的波段上寻找新的科学机遇。

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据介绍,AIMS望远镜旨在通过提供更精确的太阳磁场和中红外成像、光谱观测数据,研究太阳磁场活动中磁能的产生、积累、触发和能量释放机制,研究耀斑等剧烈爆发过程中物质和能量的转移过程,有望取得突破性的太阳物理研究成果。

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