井上太阳望远镜（Daniel K. Inouye Solar Telescope）。图：翻摄自 The University of Hawai‘i网站
美国国家科学基金会（NSF）旗下的丹尼尔·井上太阳望远镜（Daniel K. Inouye Solar Telescope）近日拍摄到迄今分辨率最高的太阳可见表面影像，并首度揭露一种长期隐藏于太阳表面的涡旋现象，为太阳活动的形成机制提供重要线索。相关研究成果已于6日发表在国际期刊《自然》（Nature）。
据美国《有线电视新闻网》（CNN）报道，研究团队利用设于夏威夷毛伊岛哈雷阿卡拉火山（Haleakalā）山顶的井上太阳望远镜，针对一处邻近太阳黑子的磁活跃区进行高解析观测。太阳黑子被视为太阳活动最剧烈的区域之一，而此次拍摄的影像与缩时影片，完整呈现太阳光球层（photosphere）的细微结构与动态变化，让科学家得以深入观察磁场与高温等离子体流体交互作用的过程。
研究人员结合高解析观测资料与电脑模拟分析，首次确认太阳表面广泛存在“开尔文－亥姆霍兹不稳定性”（Kelvin-Helmholtz Instability，KHI）所形成的微小涡旋。这项发现有助于解释太阳物理学中一项长年未解之谜——为何太阳日冕（corona）的温度远高于太阳可见表面。
研究指出，这些涡旋除了可能将能量向外层大气传递，导致日冕异常升温外，也可能促进太阳磁能累积，进一步引发太阳耀斑（solar flares）及日冕物质抛射（Coronal Mass Ejections，CME）等剧烈太空天气事件。
当太阳耀斑或日冕物质抛射朝向地球时，大量高能带电粒子可能冲击地球磁场，干扰卫星运作、电力系统及通讯网络，甚至影响全球导航与航空安全。因此，深入了解太阳活动形成机制，对提升太空天气预测能力具有重要意义。
论文第一作者、美国国家太阳天文台（National Solar Observatory）天文学家库里泽（David Kuridze）表示，虽然过去理论模型推测光球层具备形成开尔文－亥姆霍兹不稳定性的条件，但如此大范围地观测到这些结构仍令研究团队相当惊讶。
库里泽指出，太阳涡旋的形成机制一直是太阳物理学的重要课题，此次研究首次成功辨识这些涡旋的起源及驱动机制，不仅有助于理解太阳活动，也可望提升未来对太空天气与太阳风暴的预测能力。