中國天文學家在太陽耀斑環頂系統結構研究獲得進展

中國科學院雲南天文台太陽活動及日冕物質拋射（coronal mass ejection，簡稱 CME）理論研究團組博士研究生蔡強偉、研究員林雋及其合作者研究發現，在太陽的極紫外圖像中觀測到的耀斑環頂扇形結構（supra-arcade fan，簡稱 SAF），有可能是能夠對帶電粒子進行有效加速的終止激波存在的區域。

太陽耀斑是太陽系中最劇烈的爆發現象之一，同時也是有效的粒子加速器,能夠將大量帶電粒子加速到相對論速度。在已有的太陽耀斑模型中，終止激波經常被用來作為粒子加速的可能驅動因素。目前關於終止激波的考察主要是通過理論研究、數值實驗和射電觀測等方面進行。但是利用光學（尤其是紫外和極紫外）成像觀測對終止激波進行研究的工作還很少。另外，耀斑環頂扇形結構所處的空間位置一般也被認為同各種高能粒子源（諸如硬X射線源、射電源、微波源）是一致的。

蔡強偉等人揭示了在這個被稱為耀斑環頂扇形結構的高溫結構（高達一千萬開爾文）中有終止激波形成和存在。該高溫結構存在於太陽耀斑期間磁重聯電流片的底部和耀斑環系統的頂部之間。這一新的發現是通過將磁流體動力學的計算機模擬結果（上圖）與由多個高分辨太空望遠鏡對2017年9月10日發生的大耀斑的觀測結果相結合而實現的。

該研究為引起太陽耀斑的磁重聯過程的動力學分析提供了新的物理見解。雖然研究人員很早之前就已經知道磁重聯是導致太陽耀斑發生的原因,但理解所涉及的實際物理狀態及其可觀測到的後果一直是一個挑戰。新的模擬結果表明耀斑環頂扇形結構經歷了準週期振盪。這可以通過極紫外波段的太陽耀斑的相關觀測得到證實。這種振盪特徵意味著太陽耀斑期間的磁能釋放和轉換是以脈衝形式,類似突發的方式進行。這可能是由於電流片中的磁重聯區域是高度湍動的且具有間歇性特徵所導致的。電腦的模擬結果清晰地再現了耀斑環系統頂部出現的終止激波，這也顯示在分析、研究、解釋複雜的太陽爆發現象時數值模擬是很重要的。

【圖、文：節錄自中國科學院雲南天文台網頁；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的英國《皇家天文學會月報》