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安徽大学天体物理团队科研人员揭示太阳暗条感应爆发完整物理图像

作者:来源:365bet亚洲官方投注 日期:2020-08-20点击:10属于:新闻动态
 

阳暗条是悬浮于太阳高温稀薄大气中冷而密的等离子体,在Hα和极紫外波段表现为日面上的暗纤维结构,而当其位于日面边缘时则表现为明亮的凸出结构(此时亦被称作日珥)。在太阳爆发经典模型中,一个稳定暗条会在特定机制(如磁重联或理想磁流体力学不稳定性)的作用下失稳爆发,从而触发耀斑和日冕物质抛射等严重影响近地空间环境的太阳爆发事件。因此,关于暗条爆发过程的研究对于理解太阳大气磁场演化、太阳爆发活动,进而预测相关的灾害性空间天气具有重要意义。

暗条爆发通常表现为:单个暗条失稳抬升,在其下方形成电流片,磁重联过程在此发生并加速局部粒子使其沿着新形成的磁环向下运动、轰击低层大气,从而形成耀斑带和耀斑环。若暗条最终成功逃逸出太阳大气,则会形成日冕物质抛射进入行星际空间。此类暗条爆发过程,已在过去几十年间汗牛充栋的观测和模拟工作中被研究得十分透彻。然而,在太阳大气中,除了常见的单个暗条失稳爆发,尚存在另一种暗条爆发过程:多个暗条间的感应爆发过程(感应爆发是指在较短时间内发生在太阳上不同地点但彼此间又存在联系的爆发现象)。最近的模拟研究表明暗条间的感应爆发是由大尺度的背景磁场联系在一起的,且与磁重联密切相关。但是,由于高质量观测数据积累有限等客观条件的限制,对于此类暗条间感应爆发完整过程的观测报道较为罕见,因此,相应的物理图像也难以获得直接的观测证据支持。

近日,365bet亚洲官方投注天体物理团队张军、宋志平、汪鹏和中国科学院国家天文台侯义军、李婷等人综合利用空基和地基太阳观测数据,并借助非线性无力场外推方法对一个典型暗条感应爆发事件(图1)的完整物理过程进行了详细研究。结果显示,当第一个暗条(F1)由低层大气磁对消扰动而爆发时,一个辐射亮带出现在第二个尚处于平衡状态暗条(F2)的南侧区域,并不断向静止暗条靠近。这一现象暗示,爆发的F1不断抬升其上方磁场并向F2靠近,最终与F2的上覆磁场不断地发生外部磁重联,从而在F2附近形成了向内传播的亮带。与此同时,非线性无力场外推结果的时序演化表明,在爆发前夕,两个暗条的上覆磁场形成了一个有利于外部磁重联发生的四极场位型,并存在一个可能的磁零点(图2)。随着外部磁重联的不断进行,该磁零点持续下降,F2的上覆磁场也不断地被重构,最终表现为东强西弱的不均匀分布,并导致了F2的部分爆发。这些科研人员从感应爆发发生前的磁场位型、发生时的观测特征和发生后的磁场重构等角度构建一个完备的演化证据链条,揭示了暗条感应爆发过程的完整物理图像,并指出发生在两个暗条上覆磁场间的外部磁重联及其造成的上覆磁场重构触发了暗条间的感应爆发。

太阳多时空尺度活动的耦合过程是太阳物理研究中的一个基本问题,其中不同爆发活动体之间的物理联系和相互作用过程对于理解太阳大气磁场结构和太阳爆发活动过程意义重大。研究所揭示的太阳暗条感应爆发的完整物理图像,促进了人们对于暗条爆发过程及其与大尺度日冕磁场之间联系的认识,并对未来关于暗条感应爆发的研究工作提出了新的要求:需结合暗条轴向和爆发方向的实际情况,考虑其上覆磁场和相互作用过程的复杂性。

相关工作的两篇论文,分别发表在国际天文学顶级期刊ApJ和A&A上,安徽大学是一篇论文的第一单位,一篇论文的通讯作者单位。该研究得到了国家自然科学基金、科技部大科学装置重点专项和中科院太阳活动重点实验室开放课题等的支持。

两篇相关论文ADS链接:

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020ApJ...892...79S/abstract

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020arXiv200606191H/abstract

1. 太阳动力学天文台紫外观测的两个暗条感应爆发过程。



2. 爆发前夕两个暗条上覆磁场所形成的四极场位型以及可能存在的磁零点。


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