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World File Search System日冕
未来系外行星直接成像太空任务的日冕仪设计调查
美国宇航局正在着手一项雄心勃勃的计划，以开发宜居世界天文台 (HWO) 旗舰项目，以执行转换天体物理学，以及直接拍摄大约 25 颗可能与地球相似的行星的图像并通过光谱分析它们是否存在生命迹象。这项任务由 Astro2020 推荐，它还推荐了一种新的旗舰制定方法，该方法基于增加早期、前阶段 A 交易和技术成熟的范围和深度。HWO 任务的一项关键能力是抑制星光。为了为未来的架构交易提供信息，有必要调查广泛的候选技术，从相对成熟的技术（例如 LUVOIR 和 HabEx 报告中描述的技术）到相对较新的和新兴的技术，这些技术可能会带来突破性的性能。在本文中，我们总结了由美国宇航局的系外行星外显子计划 (ExEP) 资助的一项工作，该工作旨在调查 HWO 的潜在日冕仪选项。具体来说，我们的结果包括：（1）一个来自世界各地日冕仪社区的不同日冕仪设计的数据库，这些设计可能与 HWO 兼容；（2）评估标准，例如预期任务收益和在阶段 A 之前成熟到 TRL 5 的可行性；（3）一个统一的建模管道，用于处理来自 (1) 的设计并输出来自 (2) 的任何机器可计算标准的值；（4）设计成熟度的评估，以及其他机器无法计算的标准；（5）一个表格，展示设计和我们结果的执行摘要。虽然本次调查不负责对不同的日冕仪设计进行筛选或优先排序，但其成果旨在促进未来的 HWO 贸易研究。
日冕中的漩涡
背景。在观测和模拟中，人们在光球层、色球层和低日冕中发现了涡流。有人认为涡流在将能量和等离子体引入日冕方面发挥着重要作用。然而，涡流对日冕的影响尚未在现实环境中直接研究过。目的。我们使用高分辨率日冕环模拟研究涡流对日冕加热的作用。涡流不是人为驱动的，而是由磁对流自洽产生的。方法。我们使用 MURaM 代码执行了 3D 电阻（磁流体动力学）MHD 模拟。在笛卡尔几何中研究孤立的日冕环使我们能够解析环内部的结构。我们进行了统计分析，以确定涡流特性与色球层到日冕高度的关系。结果。我们发现，注入环路的能量是由强磁性元素内部相干运动产生的。由此产生的坡印廷通量的很大一部分通过涡流管穿过色球层，从而在光球层和日冕之间形成磁连接。涡流可以形成连续的结构，达到日冕的高度，但在日冕本身中，涡流管会变形，并最终随着高度的增加而失去其特性。涡流在色球层和日冕中都显示出向上指向的坡印廷通量和加热速率增加，但随着高度的增加，其影响变得不那么明显。结论。虽然涡流在色球层和低日冕中的能量传输和结构中起着重要作用，但它们在更高大气层中的重要性尚不清楚，因为漩涡与周围环境的区分度较差。到达日冕的涡流管揭示了与日冕发射的复杂关系。
STITCH：太阳日冕能量积累的亚网格尺度模型
在另一项将螺旋度凝聚概念应用于数周演化的全太阳磁场的研究中，我们开发并采用了该模型的亚网格尺度表示（Mackay 等人，2014 年、2018 年）。我们做出的基本假设是：（1）涡旋单元很小、数量众多且名义上相同，尽管它们的属性可能表现出大规模变化；（2）单元之间电流片的重新连接非常有效，以至于相反方向的扭曲场可以简单地视为代数抵消。正如 Mackay 等人在论文附录中推导的那样（2014 年，方程 A1），由此产生的亚网格尺度模型表示为感应方程中的附加项，
南希·格雷斯·罗曼太空望远镜日冕仪观测校准计划
1 加州理工学院喷气推进实验室，4800 Oak Grove Drive，帕萨迪纳，CA 91109，美国 2 Tellus1 Scientific，亨茨维尔，AL 35899，美国 3 亚利桑那大学天文系和斯图尔特天文台，933 N. Cherry Ave.，图森，AZ 85719，美国 4 斯坦福大学，382 Via Pueblo Mall，物理系，斯坦福，CA 94305-4060，美国 5 戈达德太空飞行中心，8800 Greenbelt Rd，格林贝尔特，MD 20771，美国 6 艾姆斯研究中心，PO Box 1，莫菲特菲尔德，CA 94035-1000，美国 7 欧洲南方天文台，Alonso de C´ordova 3107，维塔库拉，圣地亚哥，智利 8 太空望远镜科学研究所，3700 圣马丁9 太空望远镜科学研究所，史蒂文·穆勒大楼，3700 San Martin Drive，巴尔的摩，马里兰州 21218，美国 10 普林斯顿大学，新泽西州普林斯顿 08544，美国 11 IPAC，MC 314-6，加州理工学院，加利福尼亚州帕萨迪纳，91125
罗马太空望远镜日冕仪穆勒矩阵
对感兴趣的目标（无论是轴外点源伴星还是扩展源内的单个空间分辨率元件）进行 CGI 线性偏振分数测量，都会受到不同杂散效应的困扰，需要通过设计进行校准或最小化。仪器偏振效应由端到端光学系统穆勒矩阵 (MM) 描述，如图 1 所示。穆勒矩阵描述了整个光学系统如何将非偏振光转换为偏振光，并修改源线性偏振分数及其方向。假设目标圆偏振分数可忽略不计（Vsky=0，对于所考虑的目标而言，这是一个有效的假设），并且鉴于罗马日冕仪仅测量线性偏振分数，必须确定 9 个 MM 系数才能将观测到的斯托克斯矢量转换为源真实斯托克斯矢量及其线性偏振分数的估计值。
盒子里的太阳日冕环：能量产生和加热
背景。日冕环是太阳高层大气的基本构成要素，在极紫外和 X 射线中可见。了解日冕环如何产生能量、构造和演化是理解恒星日冕的关键。目的。我们在此研究光球磁对流如何产生加热日冕环的能量，并将其传输到高层大气中，以及日冕磁环的内部结构如何形成。方法。在 3D 磁流体动力学模型中，我们使用 MURaM 代码研究了一个孤立的日冕环，其两个足点都位于对流区内的浅层中。为了解决其内部结构，我们将计算域限制为一个矩形框，其中包含一个日冕环作为拉直的磁通量管。考虑了场对准热传导、光球层和色球层的灰辐射传输以及日冕中的光学薄辐射损失。足点被允许与周围的颗粒物自洽地相互作用。结果。环被坡印廷通量加热，该通量是通过光球中单个磁场浓度的小尺度运动自洽产生的。由于足点运动，大气上层形成了湍流。我们几乎看不到来自给定足点的不同光球浓度的磁通量管大规模编织加热的迹象。合成发射，就像大气成像组件或 X 射线望远镜所观察到的那样，揭示了响应加热事件而形成的瞬态亮线。总体而言，我们的模型粗略地再现了在日冕环（子结构）内观察到的等离子体的性质和演化。结论。利用这个模型，我们可以建立一个连贯的图像，展示加热太阳表面附近高层大气的能量通量是如何产生的，以及这个过程是如何驱动和控制日冕环的加热和动态的。
日冕环中不对称纳米喷射的建模
背景。对日冕中重联喷流的观测正在成为研究难以捉摸的日冕加热的一种可能的诊断方法。这种喷流，特别是被称为纳米喷流的喷流，可以在日冕环中观察到，并且与纳米耀斑有关。然而，虽然模型成功地描述了导致喷流的双侧重联后磁弹弓效应，但观测表明纳米喷流是单向的或高度不对称的，只有相对于日冕环曲率向内移动的喷流才能清晰地观察到。目的。这项工作的目的是解决日冕环曲率在非对称重联喷流的产生和演化中的作用。方法。我们首先使用一个简化的分析模型，在该模型中，我们根据重联前磁场线与其重联后缩回长度之间的局部交叉角来估算重联后的张力，以达到新的平衡。其次，我们使用一个简化的数值磁流体动力学 (MHD) 模型来研究两个相反传播的喷流如何在弯曲的磁场线中演变。结果。通过我们的分析模型，我们证明了在重联后重组的磁场中，向内的磁张力本质上比向外的磁张力强（高达三个数量级），并且当缩回长度足够大时，存在一个向外的张力消失的状态，导致在可观测的大尺度上没有向外的喷流。我们的 MHD 数值模型为这些结果提供了支持，并且还证明在随后的时间演化中，向内的喷流始终更具能量。还发现小角度重联和更局部的重联区域的不对称程度会增加。结论。这项研究表明，日冕环的曲率在重联喷流的不对称性中起着重要作用，向内的喷流比相应的向外的喷流更容易发生，而且能量也更高。
南希·格雷斯·罗曼太空望远镜日冕仪 (CGI) 技术演示
南希·格雷斯·罗曼太空望远镜上的日冕仪 (CGI) 将通过直接成像木星大小的行星和碎片盘，展示从太空进行可见光系外行星成像和光谱分析所需的高对比度技术。这次太空体验是朝着未来更大规模任务迈出的关键一步，这些任务的目标是直接成像附近恒星宜居带中的类地行星。本文概述了当前的仪器设计和要求，重点介绍了正在演示的关键硬件、算法和操作。我们还介绍了由这些功能实现的几个系外行星和恒星周围盘科学案例。一个通过竞争选拔的社区参与计划团队将成为技术演示的一个组成部分，如果仪器性能允许，他们可以在初始技术演示之外进行额外的 CGI 观测。