中國天文學家發現決定耀斑是否爆發的重要參量


太陽耀斑根據是否伴隨日冕物質拋射(coronal mass ejection)分為爆發耀斑和束縛耀斑兩類:爆發耀斑伴隨日冕物質拋射的發生,是引起太陽風暴和太空災害性天氣的直接驅動源;束縛耀斑不會伴隨日冕物質拋射的發生,但對它的束縛機制的研究幫助我們理解耀斑和日冕物質拋射的關係。什麼因素決定耀斑的爆發屬性呢?儘管近年來對耀斑束縛因素的研究取得了重要進展,但人們仍不清楚那一些活動區參量決定耀斑的爆發屬性。另外,刻卜勒(Kepler)太空望遠鏡在類太陽恆星上發現很多超級耀斑,這些超級耀斑伴隨恆星日冕物質拋射的機率如何?

中國科學院國家天文台項目研究員李婷及其合作者考察了美國太陽動力學天文台(Solar Dynamics Observatory)觀測的2010年至2019年發生的719個C5.0級以上耀斑,首次研究耀斑和日冕物質拋射的相關率隨耀斑強度和產生耀斑的活動區磁特性的函數關係,即活動區的無符號總磁通量。統計結果發現耀斑和日冕物質拋射相關率相對耀斑強度的斜率隨活動區磁通量的增加而單調遞減 (上圖)。

這意味著對於相同強度的耀斑,來自大磁通量活動區的耀斑更可能是束縛耀斑。假定G型恆星的活動區磁通量為1024 Mx,推測X100級的超級耀斑的日冕物質拋射相關率最高為50%。對於132個M2.0級以上耀斑的樣本數據庫,同時計算了強梯度的極性反轉線長度、磁自由能和強剪切的面積三個活動區非勢性參量,發現束縛耀斑的非勢性參量的值高於爆發耀斑,每個非勢性參量與活動區的磁通量表現出正相關的關係。研究結果顯示活動區的總磁通量反映耀斑上方背景磁場束縛的強弱,是描述耀斑爆發屬性的決定性參量。

該結果不僅對預報日冕物質拋射和災害性太空天氣具有重要的意義,而且幫助評估G型恆星上日冕物質拋射發生的頻率,目前恆星日冕物質拋射的探測數量稀少,研究結果為此提供了一種可能的解釋。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞資訊由林景明提供】

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