中國天文學家在太陽黑子中發現特殊磁場位型下的磁重聯過程

黑子是太陽表面最醒目的活動現象之一同時也是太陽磁場的聚集區域，其所在的活動區是各種太陽爆發活動的源頭。在可見光波段的觀測中，一個成熟的黑子通常表現為核心區域較暗（即本影），周圍則是一圈稍亮的區域（即半影），其中本影磁場接近垂直，而半影磁場相對傾斜。在黑子內部，存在一些磁場與背景環境明顯不同的結構，如本影中的亮橋和半影中的徑向纖維。最近的觀測和模擬工作表明，在黑子內部磁場環境突變的這些地方會產生各種活動現象，例如由磁重聯所驅動的出現在亮橋附近的增亮和噴流，以及半影中無處不在的微噴流等。這些活動現象與太陽的局部磁場演化以及太陽內部對流運動密切相關，相關的研究對於理解太陽大氣中的磁場演化和能量釋放過程都具有非常重要的意義。然而由於過去望遠鏡分辨率和靈敏度的局限性，目前人們對於太陽黑子中磁重聯過程和相關活動現象的認識還不完備，以高質量黑子觀測數據為基礎的觀測和理論研究亟待進行。

中國科學院國家天文台副研究員侯義軍等人利用中國科學院雲南天文台一米新真空太陽望遠鏡的高質量觀測數據，對一個黑子半影纖維侵入亮橋並產生傾斜噴流的事件進行了詳細分析。新真空太陽望遠的一氧化鈦波段觀測顯示，在該事件中亮橋的西部，有兩組半影纖維結構侵入並分別向亮橋兩側延伸。而同時間的Hɑ和極紫外波段觀測在同一位置發現了兩組噴流，它們在投影位型上與侵入的半影纖維結構非常相似。此外，成像和光譜觀測還在這些噴流的底部位置發現了間歇的增亮和重聯信號，並提供了關於這些噴流真實矢量速度的信息。磁場外推的結果表明侵入的半影纖維結構具有較強的高度傾斜磁場，與觀測所得噴流的速度傾斜角十分吻合。因此，侯義軍等人提出這些傾斜噴流是由發生在侵入亮橋的半影纖維磁場和亮橋中的浮現磁場之間的磁重聯所驅動的，並在形成後沿著較強的纖維傾斜磁場向外流動（上圖）。

侯義軍等人的研究結果發現，在太陽黑子中，磁重聯可在本影半影背景磁場不參與的情況下發生在亮橋浮現磁場和半影纖維磁場之間，並產生傾斜的噴流現象。這些發現進一步完善了大家對於太陽黑子中磁重聯和相關活動現象的認識，為將來開展建立黑子動態演化模型和太陽黑子特殊磁場和等離子體環境中的磁重聯等方向的研究提供觀測證據和條件限制。

【圖、文：節錄自中國科學院國家天文台2020年9月25日新聞公佈；新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在2020年8月4日出版 arXiv 論文預印本的網站