雲南天文台首次觀測到滑動磁場重聯新證據

雲南天文台首次觀測到滑動磁場重聯新證據


中國科學院雲南天文台申遠燈等人使用撫仙湖一米新真空太陽望遠鏡(New Vacuum Solar Telescope)的高分辨觀測數據首次報導了扇面-脊(fan-spine)磁場位形下圓形耀斑帶的來回滑動運動現象,並指出該運動反映了扇面準分界層內的三維磁場重聯精細物理過程。

磁場重聯又稱磁場湮滅,是天體物理中一種非常重要的快速能量釋放過程。它通過磁力線的斷開和重新連接,將磁自由能轉化為粒子動能、熱能和輻射能。磁場重聯在太陽爆發活動中起著核心作用,然而多年來人們對其詳細物理過程的了解還不太清楚。由於耀斑帶通常是由磁場重聯中加速的高能粒子沿磁力線下行轟擊低層大氣等離子體形成,所以研究人員通常通過觀測耀斑帶的演化進而窺視磁場重聯的發生髮展過程。比如耀斑中常見的共軛雙帶耀斑帶展現出來的相向和反向運動就分別展現了磁場重聯位置的下降和上昇運動過程。

扇面-脊磁場系統是日冕中常見的一種包含一個三給磁零點的特殊結構。它通常出現在某一極性的磁場區域中出現反極性磁場的情況。扇面-脊磁系統的爆發通常會導致三個耀斑速,即與內脊磁力線相關的中心耀斑帶、圍繞中心耀斑帶的與扇面磁力線相關的圓形耀斑速、以及與外脊磁力線相關的遠區耀斑帶。

申遠燈等人使用非線性無力場處推方法得到立體日冕磁場並揭示了與爆發相關的扇面-脊磁場結構,證實了各耀斑帶與各磁力線之間的關係。首次觀測到圓形耀斑帶的高速來回運動現象。根據分析結果,他們認為耀斑帶的來回運動是由於扇面磁分界層內發生的滑動磁場重聯加速的高能粒子所導致的。耀斑帶首先向北運動,這是由於扇面下文的暗條在磁對消的作用下從南向北爆發,從而擠壓扇面磁分界層發生從南向北的磁場重聯;而耀斑帶隨後的南向運動則可能是由於暗條爆發減弱或停止後,在系統的恢復或振盪過程中扇面磁分界層內的磁重聯位置從北向南移動的結果。

【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《天體物理學報快報》

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