機(jī)器學(xué)習(xí)可預(yù)測(cè)日冕全日面軟X射線(xiàn)輻射分布

記者21日從中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)獲悉，該臺(tái)研究人員首次利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法預(yù)測(cè)日冕軟X射線(xiàn)波段輻射。研究結(jié)果發(fā)表在權(quán)威國(guó)際天文學(xué)雜志《天體物理學(xué)雜志》上。

日冕作為太陽(yáng)大氣的最外層，由十分稀薄的、溫度高達(dá)百萬(wàn)攝氏度甚至千萬(wàn)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(chǎng)散射，通過(guò)自由—自由躍起損失動(dòng)能并輻射光子。這一物理過(guò)程是日冕極紫外波段和軟X射線(xiàn)波段輻射的主要來(lái)源。人們因此可在極紫外波段和軟X射線(xiàn)波段對(duì)日冕等離子體結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像探測(cè)。

近10年，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)極紫外波段同時(shí)進(jìn)行全日面成像。而另外一臺(tái)衛(wèi)星Hinode的軟X射線(xiàn)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(xiàn)波段成像。

近期，云南天文臺(tái)研究人員開(kāi)展了太陽(yáng)觀測(cè)分析與人工智能學(xué)習(xí)的學(xué)科交叉研究。他們采用一種機(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)數(shù)據(jù)，建立了觀測(cè)的映射模型。

研究表明，這個(gè)模型能構(gòu)造出與真實(shí)觀測(cè)一致的軟X射線(xiàn)數(shù)據(jù)，該方法比傳統(tǒng)方法利用極紫外日冕觀測(cè)反演日冕微分輻射測(cè)量再預(yù)測(cè)軟X射線(xiàn)觀測(cè)更便捷、更精確。結(jié)合由該方法預(yù)測(cè)的軟X-射線(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)和實(shí)際觀測(cè)的日冕極紫外數(shù)據(jù)，可以對(duì)日冕微分輻射測(cè)量作更為精確的反演，尤其是針對(duì)500萬(wàn)攝氏度以上高溫等離子體的日冕特征。未來(lái)，由機(jī)器學(xué)習(xí)虛擬的多波段觀測(cè)可能為日冕結(jié)構(gòu)熱分布等具體的太陽(yáng)物理分析提供數(shù)據(jù)輔助。