太阳色球温度诊断：ALMA 与 H$\alpha$ 的联合分析

我们展示了利用 ALMA 和 Dunn 太阳望远镜上的 IBIS 仪器获得的太阳色球在光学与毫米波波段的首批高分辨率同步观测。本文聚焦于 ALMA 波段 3（3 mm；100 GHz）观测到的亮温度与 H$\alpha$ 656.3 nm 线线芯宽度的比较，后者此前被认为可能是色球温度的一种诊断量。我们发现，在视场覆盖的谱斑、网络和无纤维区域，这两种诊断量具有良好相关性，两者均观测到相似的空间结构。鉴于毫米辐射的源函数服从局部热力学平衡，而 H$\alpha$ 线的源函数显著偏离局部普朗克函数，这一相关性的强度引人注目。观测到的 ALMA 亮温度范围明显小于先前为解释 H$\alpha$ 中观测到的宽度变化所援引的温度范围。我们借助 RH 代码的正向建模分析论证，H$\alpha$ 宽度与 ALMA 亮温度的强相关性源于它们对氢第一激发能级布居数 $n_2$ 的共同依赖。该布居数通过巴耳末连续谱的氢电离驱动毫米不透明度，并通过类生长曲线不透明度效应驱动 H$\alpha$ 宽度。最终，$n_2$ 布居数受向下 Ly$\alpha$ 通量的增强或缺乏所调控，从而将两种诊断量的形成高度一致地移至具有不同温度的区域。