云南天文台在太阳迷你暗条爆发研究方面取得进展

中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测和研究基地杨丽平博士和薛志科研究员等人利用一米新真空太阳望远镜(NVST)和太阳动力学天文台(SDO)等所获得的高时空分辨率和多波段观测数据,研究了太阳活动区一个三维扇-脊磁位型中由两步磁重联触发的迷你暗条间歇性爆发。相关研究成果于近期发表在国际天文学期刊《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)上。

太阳迷你暗条被认为是大尺度暗条的类似物,它们的空间尺度相对较小(长度约19 Mm),寿命较短(约50分钟),而且发生率较高(Wang et al. 2000)。它们多数位于宁静区、少数位于活动区或冕洞,其爆发不仅常伴随喷流的产生,而且还常常与三维扇-脊磁位型中一类特殊的耀斑即环形耀斑的产生密切相关,而环形耀斑的产生往往是扇-脊结构的存在和日冕零点磁重联发生的强有力的观测证据。

三维扇-脊磁结构中迷你暗条的爆发和零点磁重联之间存在两种因果关系:一种是迷你暗条首先被激活并爆发,触发其上方的零点磁重联,而零点磁重联的发生又会进一步加速迷你暗条的上升和爆发;另一种则是零点磁重联的发生早于迷你暗条爆发,但是对于这种情况下,触发零点磁重联的原因却鲜有明确详细的观测解释。

通过对202347-8日活动区NOAA 13272中位于扇-脊磁位型内的一个迷你暗条的两次间歇性爆发的详细分析,研究人员发现,该迷你暗条的两次爆发都与扇-脊结构内的两步磁重联过程相关。第一步磁重联发生在扇-脊结构下方的一组小尺度磁环和与其相邻的内脊之间,导致重联位置处一个增亮的出现和内脊的重构。当重构后的内脊逐渐向外脊靠近时,它们在磁零点处发生了磁重联(即第二次磁重联)并导致迷你暗条部分爆发。随后,这种两步磁重联过程再次发生并触发了迷你暗条的完全爆发。零点磁重联的观测证据表现为:扇-脊结构内外脊磁拓扑结构的改变,外脊增亮,环形耀斑和远端增亮的产生。尤其是在触发迷你暗条第二次爆发的零点磁重联期间,还观测到了从重联位置传播的等离子团。

因此,研究人员认为,两步磁重联是触发迷你暗条两次爆发的主要机制,其中,零点磁重联是迷你暗条爆发的直接触发者,但是由第一步磁重联驱动的扇-脊结构内外脊的动力学演化可能是零点磁重联发生前的一个先兆现象。磁场外推的结果也进一步证实了涉及一个三维零点的一个扇-脊结构的存在。该研究详细分析了日冕零点磁重联前及磁重联期间扇-脊结构内外脊的详细演化过程,并解释了迷你暗条爆发前零点磁重联的触发机制,因此,该研究揭示了零点磁重联与迷你暗条爆发之间的因果关系。

该项工作获得了中国科学院先导专项B类、国家自然科学基金、云南省杰出青年基金和云南省太阳物理与空间科学重点实验室等基金的支持。

图(a1)-(a4)SDO/HMI视向磁图,展示了202347日至8日活动区NOAA 13272的磁场分布。(b1)-(b4): SDO/AIA 131 Å 图像,展示了与迷你暗条第一次爆发((b1)-(b2))和第二次爆发((b3)-(b4))相关的两步磁重联过程。


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