機器學習可預測日冕全日面軟X射線輻射分布

記者21日從中國科學院云南天文臺獲悉，該臺研究人員首次利用機器學習方法預測日冕軟X射線波段輻射。研究結(jié)果發(fā)表在權(quán)威國際天文學雜志《天體物理學雜志》上。

日冕作為太陽大氣的最外層，由十分稀薄的、溫度高達百萬攝氏度甚至千萬攝氏度的等離子體組成。日冕中的自由電子被附近離子的電場散射，通過自由—自由躍起損失動能并輻射光子。這一物理過程是日冕極紫外波段和軟X射線波段輻射的主要來源。人們因此可在極紫外波段和軟X射線波段對日冕等離子體結(jié)構(gòu)進行成像探測。

近10年，全日面日冕的探測主要來源于極紫外波段的成像觀測，由空間衛(wèi)星SDO的太陽大氣成像儀AIA每12秒在6個極紫外波段同時進行全日面成像。而另外一臺衛(wèi)星Hinode的軟X射線望遠鏡XRT每天只在幾個固定的時刻對日冕進行少量的全日面軟X射線波段成像。

近期，云南天文臺研究人員開展了太陽觀測分析與人工智能學習的學科交叉研究。他們采用一種機器深度學習方法——人工智能卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，統(tǒng)計分析配對數(shù)據(jù)，建立了觀測的映射模型。

研究表明，這個模型能構(gòu)造出與真實觀測一致的軟X射線數(shù)據(jù)，該方法比傳統(tǒng)方法利用極紫外日冕觀測反演日冕微分輻射測量再預測軟X射線觀測更便捷、更精確。結(jié)合由該方法預測的軟X-射線虛擬數(shù)據(jù)和實際觀測的日冕極紫外數(shù)據(jù)，可以對日冕微分輻射測量作更為精確的反演，尤其是針對500萬攝氏度以上高溫等離子體的日冕特征。未來，由機器學習虛擬的多波段觀測可能為日冕結(jié)構(gòu)熱分布等具體的太陽物理分析提供數(shù)據(jù)輔助。