云南天文台发现太阳爆发中的相反磁场螺度磁重联
太阳耀斑是太阳大气中剧烈的能量释放过程,通常伴随磁场结构快速变化,并可能引发日冕物质抛射。磁螺度描述磁力线的扭转、缠绕和连结,是认识日冕磁场的重要物理量。过去研究主要关注同一磁系统内部或磁通绳下方的磁重联,而螺度符号相反的磁系统如何相互作用、是否参与太阳爆发,尚缺少直接观测证据。
近日,中国科学院云南天文台在太阳爆发研究领域取得新进展,发现太阳耀斑中螺度符号相反的磁系统可以发生磁重联。研究表明,低层正螺度核心磁场与上覆负螺度磁拱在爆发过程中发生连通性重组,并可能削弱上覆磁场约束、促进爆发磁场失稳以及向远端输运能量和粒子。该研究为理解复杂磁场中的太阳爆发提供了新的认识。相关成果已发表在国际天文学期刊《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上。
研究团队结合NVST、CHASE/HIS、SDO和ASO-S等设备的多波段观测资料,并结合日冕磁场外推和磁力线螺度分析,对一次M级太阳耀斑进行了研究。结果发现,爆发源区存在低层正螺度核心磁场和上覆负螺度磁拱;爆发过程中,两套磁系统的磁力线连通关系发生明显改变,并伴随远端色球增亮等现象(见图1)。这些结果共同支持螺度符号相反的磁系统发生重联。
进一步分析表明,反螺度磁重联能够重构日冕磁场,并可能削弱上覆磁场的约束,促进爆发磁场失稳,同时参与能量和粒子的远距离输运。未来,研究团队将结合更多耀斑事件和数值模拟,进一步检验反螺度磁重联在太阳爆发触发、演化和能量输运中的普遍作用。
论文第一作者为中国科学院云南天文台的硕士研究生常津睿,通讯作者为云南天文台的毕以研究员,合作者包括杨波、洪俊超、杨家艳和王清梅。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)项目(XDB0560000)、国家自然科学基金项目(12273106、12273108)、云南省“兴滇英才支持计划”创新团队项目(202405AS350012)、云南省科学基金项目(202501AT070025、202501AT071627)以及云南省“兴滇英才支持计划”等联合支持。

螺度相反磁系统重联示意图。左图为爆发前的磁场构型:低层正螺度核心磁场位于上覆负螺度磁拱下方;右图为爆发过程中的磁重联,重联改变两套磁系统的磁力线连通关系,并可能将能量和粒子输运到远端区域,形成远端增亮。
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