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新研究成果！科學(xué)家揭示日冕物質(zhì)拋射耀斑電流片新特征

發(fā)布日期： 2021-12-07 11:35:12 來源：科技日報

記者7日從中國科學(xué)院云南天文臺了解到，該臺研究人員與合作者一道，通過磁流體動力學(xué)數(shù)值模擬，探究了日冕物質(zhì)拋射耀斑電流片的動力學(xué)演化問題，揭示了新的重要特征。研究成果發(fā)表在2022年1月號的英國《皇家天文學(xué)會月報》上。

驅(qū)動大規(guī)模太陽爆發(fā)的磁重聯(lián)，發(fā)生在日冕物質(zhì)拋射耀斑電流片中，可將磁能迅速轉(zhuǎn)換為等離子體的動能和熱能。日冕物質(zhì)拋射耀斑電流片是能量轉(zhuǎn)換的核心結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行研究不僅能加深人們對太陽爆發(fā)過程能量轉(zhuǎn)換的物理本質(zhì)有全面的認(rèn)識和理解，還能揭示對能量轉(zhuǎn)換極為重要的精細(xì)幾何結(jié)構(gòu)。

不同時刻電流片附近電流密度及磁力線分布情況。圖片由云南天文臺提供

云南天文臺太陽活動及日冕物質(zhì)拋射理論研究團(tuán)組博士研究生謝小妍等人在太陽爆發(fā)災(zāi)變模型基礎(chǔ)上，通過研究發(fā)現(xiàn)，電流片中離開太陽的磁重聯(lián)外流以及等離子體團(tuán)進(jìn)入日冕物質(zhì)拋射泡之后，會在日冕物質(zhì)拋射泡底部的緩沖區(qū)產(chǎn)生終止激波，并發(fā)生等離子體堆積。由于堆積不均勻，在此區(qū)域中引發(fā)不穩(wěn)定性，導(dǎo)致緩沖區(qū)在平行于電流片的方向上發(fā)生局部振蕩。這種振蕩會沿著電流片向下傳播，引起整體振蕩。隨著緩沖區(qū)的演化，振蕩周期從30秒逐漸增加到16分鐘。同時，耀斑環(huán)頂還存在另一種由速度剪切引起的周期為0.25-1.5分鐘的振蕩模式。

當(dāng)電流片演化到一定長度時，還會發(fā)生撕裂模不穩(wěn)定性，導(dǎo)致等離子團(tuán)的形成，并朝向或背向太陽運(yùn)動。大部分等離子體團(tuán)的運(yùn)動都有加速成分，根據(jù)磁重聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)模型，這意味著在實際的太陽爆發(fā)事件中，耗散區(qū)可充滿大尺度日冕物質(zhì)拋射耀斑電流片的大部分區(qū)域。

此項研究，首次確認(rèn)了這種不穩(wěn)定可發(fā)生在等離子體堆積的日冕物質(zhì)拋射泡底部的緩沖區(qū)，是觀測上日冕物質(zhì)拋射耀斑電流片振蕩或橫向運(yùn)動的一個起源。實際電流片中的耗散區(qū)可以延伸到很大尺度，并不像經(jīng)典磁重聯(lián)理論所認(rèn)為的只在很小的區(qū)域內(nèi)發(fā)生。(科技日報記者趙漢斌通訊員陳艷)