近期，中***科學(xué)院云南天文臺(tái)太陽(yáng)物理研究團(tuán)組副研究員洪俊超及其合作者研究員季凱帆、劉輝等人開(kāi)展太陽(yáng)觀測(cè)分析與人工智能學(xué)習(xí)的學(xué)科交叉研究，基于當(dāng)前主流的日冕極紫外波段成像數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法預(yù)測(cè)日冕軟X射線波段輻射。相關(guān)研究結(jié)果以Mapping Solar X-Ray Images from SDO/AIA EUV Images by Deep Learning為題，發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。
 
日冕作為太陽(yáng)大氣的***外層，由十分稀薄的、溫度高達(dá)百萬(wàn)度甚至千萬(wàn)度的等離子體組成。日冕中的自由電子被附近離子的電場(chǎng)散射，通過(guò)自由-自由躍起損失動(dòng)能并輻射光子(free-free emission)，這***物理過(guò)程是日冕極紫外波段和軟X射線波段輻射的主要來(lái)源，也因此可在極紫外波段和軟X射線波段對(duì)日冕等離子體結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像探測(cè)。
 
近年來(lái)，全日面日冕的探測(cè)主要來(lái)源于極紫外波段的成像觀測(cè)，由空間衛(wèi)星SDO的太陽(yáng)大氣成像儀AIA每12秒在6個(gè)極紫外波段(171、193、211、335、131、94 埃)同時(shí)進(jìn)行全日面成像。而另外***臺(tái)衛(wèi)星Hinode的軟X射線望遠(yuǎn)鏡XRT每天只在幾個(gè)固定的時(shí)刻對(duì)日冕進(jìn)行少量的全日面軟X射線波段成像。
 
該研究采用***種機(jī)器(深度)學(xué)習(xí)方法——人工智能卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)計(jì)分析配對(duì)的AIA與XRT數(shù)據(jù)，建立了由AIA 6波段觀測(cè)至XRT軟X射線觀測(cè)的映射模型。研究表明，該模型能構(gòu)造出與真實(shí)觀測(cè)***致的軟X射線數(shù)據(jù)，從而能夠緩解當(dāng)前關(guān)于日冕軟X射線觀測(cè)的缺失。通過(guò)該方法預(yù)測(cè)日冕軟X射線觀測(cè)，比傳統(tǒng)方法利用極紫外日冕觀測(cè)反演日冕微分輻射測(cè)量(DEM)再預(yù)測(cè)軟X射線觀測(cè)更便捷、更快、更精確。研究進(jìn)***步發(fā)現(xiàn)，結(jié)合由該方法預(yù)測(cè)的軟X-射線虛擬數(shù)據(jù)和實(shí)際觀測(cè)的日冕極紫外數(shù)據(jù)，可對(duì)日冕DEM作更為精確的反演，尤其是針對(duì)具有較高溫度等離子體(五百萬(wàn)度以上)的日冕特征。未來(lái)，由機(jī)器學(xué)習(xí)虛擬的多波段觀測(cè)可能為某些具體的太陽(yáng)物理分析(如日冕結(jié)構(gòu)熱分布)提供數(shù)據(jù)輔助。
 
該研究獲得了******自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目、中科院太陽(yáng)活動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以及科技部重大項(xiàng)目的支持。

注：文章來(lái)源于云南天文臺(tái)