来源:中国科学院云南天文台 发布时间:2023/12/3 16:13:28
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我国科研人员提出获取日冕散射背景的新方法

 

近日,天文学国际期刊《太阳物理》(Solar Physics)发表了中国科学院云南天文台研究生沙飞扬等人的研究成果,通过深入分析丽江日冕仪散射光的抑制方法,结合图像分割法计算日冕与散射背景的强度,首次发现日冕仪中心附近洁净度对日冕散射背景产生了更大影响。

日冕是太阳的最外层大气,其亮度非常低,仅有光球的百万分之一。通常仅在日全食时可见,而日冕仪的发明使非日全食时期的日冕观测成为可能。日冕仪的基本原理是人造日全食,具备严格的杂散光抑制能力。在日冕仪光学设计中,物镜是内掩式日冕仪最大的杂散光源。在强烈的日光照射下,物镜表面尘埃散射产生的可变杂散光是散射背景的主要成分,它会在日冕图像中产生强背景,影响日冕数据定标和分析。虽然可以通过频繁清洁来降低背景值,但也极易损伤超光滑抛光的物镜。本研究采用数据处理法去除该散射背景,通过修正日冕数据获得散射光的主要来源。

研究者建立了一套实验方案,对物镜成像获得洁净度信息,对清洁物镜前后的日冕图像做差分获得散射背景。采用图1所示的数据处理流程,先将散射背景与物镜尘埃分别参数化,再做线性拟合,初步建立了一个以日心距和尘埃量为参数的散射背景模型。对原始图像做扇形分割,计算各区域相关性,发现不同方向的尘埃对分割后各向上散射背景的贡献不同,由此在模型中增加散射背景方向角参数。采用两种模型对原始数据修正(图2),修正后的日冕图像像素值范围接近,证明了模型的有效性;在细节方面,如图2蓝色线框内的冕环结构,模型二修正效果更佳。另外,通过模型分析,获得散射背景与不同位置处尘埃散射点相关性分布(图3),表明离物镜中心越远的散射点对散射背景的贡献越弱,这对日冕仪研制中的材料选取与加工工艺,以及建立更高精度的尘埃散射背景模型提供了关键技术与契机。

该科研成果受到了国家自然科学基金,中国科学院“西部之光”人才培养计划以及国家重点研发计划的支持。

论文链接

图1 数据处理流程

图2 日冕原始图像(第1行)与用两种模型修正后的图像(2、3行)

图3 不同位置的尘埃与散射背景的相关性

 
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