研究揭示太陽爆發的重構過程

原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/5/500114.shtm

中國科學技術大學日地空間物理研究團隊在太陽爆發活動的研究中取得重要進展，發現太陽爆發結構在早期爆發過程中發生了復雜的重構演化。5月4日，研究成果發表于《自然-天文學》。

  ?

爆發前磁繩結構的形成 中國科大供圖

太陽爆發活動的一個主要表現形式是日冕物質拋射，即太陽大氣中緩慢積累的磁能在短時間內被劇烈地釋放出來，將局部大氣加熱到上千萬度——被稱為耀斑，并產生大量高能粒子，同時上億噸日冕物質攜帶著磁場被拋射到行星際空間。在接下來幾天內，它將擾動整個太陽系的空間環境，尤其是影響現代社會中的各種高技術系統，包括航天、航空、通訊、電網等。

自上世紀70年代被發現以來，日冕物質拋射一直是太陽和日地空間物理關注的焦點。

此次研究中，研究團隊對發生在2014年教師節的日冕物質拋射事件進行了深入研究。他們發現，爆發前形成的磁繩結構在爆發過程中經歷了一系列復雜的剝蝕、瓦解和重建。

觀測證據表明，爆發前具有S形結構的磁繩從小尺度的“種子”發展而來，這一過程也為團隊前期的研究成果提供了不同角度的重要佐證。爆發開始時，磁繩的足點被低層大氣中一個梯形的亮帶清晰地勾勒出來；在隨后的劇烈爆發過程中，爆發結構的足點由于物質缺失表現為日冕中的暗化區。伴隨著太陽色球耀斑帶的高度動態變化和日冕暗化區域的隨之漂移，爆發結構的足點位置發生了劇烈的遷移，與爆發前磁繩的足點區域幾乎沒有交集；而根據經典圖像，表征爆發結構足點的日冕暗化區本應覆蓋原有磁繩的足點。耀斑帶末端則呈現極度不規則的形態以及來回拉鋸式的運動，揭示磁繩內部以及磁繩與周圍磁場間發生著復雜的三維磁場重聯。這些現象表明，爆發過程中的三維磁場重聯將原有磁繩的磁通量幾乎完全替換。

這一研究揭示了以前鮮有報道的復雜三維磁重聯的細節過程及其在日冕物質拋射形成中的重要作用，同時為行星際空間復雜拋射結構的產生提供了新的物理解釋，也為空間天氣預報帶來啟示。