磁重聯普遍發生于日冕、恒星冕、行星磁層、吸積盤及實驗室等離子體等磁化等離子體系統,是解析太陽與恒星大氣磁能積累和爆發釋放的關鍵物理過程。磁重聯導致磁能快速釋放,轉化為等離子體的動能和熱能。目前,二維磁重聯過程的認識已較為清楚,三維磁重聯仍認知不足。
太陽耀斑是開展三維磁重聯觀測研究、驗證理論模型的典型天體物理爆發現象。耀斑帶由磁重聯加速產生的高能粒子在低層大氣中沉積能量而形成,其精細結構(又稱亮核)的動力學演化是診斷日冕電流片中磁重聯過程的探針。
近日,中國科學院國家空間科學中心等利用IRIS衛星過去12年超高時間分辨率(1至2秒)的觀測數據,發現耀斑帶亮核表現出快速“眨眼”過程,即單個亮核發生準周期地明暗變化,周期約為6至24秒。亮核的最短加熱時長僅約2至3秒,說明能量僅沉積在耀斑帶亮核很小的局地區域,且能量持續注入時長僅有數秒。同時,部分亮核沿耀斑帶發生滑動運動,滑動速度為20至1800公里/秒。
在三維情況下,磁重聯表現出與二維磁重聯不同的觀測特征,其中最典型的觀測特征是重聯磁場線的表觀滑動運動。已有理論模型認為,重聯電流片由撕裂模不穩定性催生大量小磁島,磁島的形成與合并致使磁重聯具有脈沖爆發式特征。本研究發現,耀斑帶亮核同時存在滑動及“眨眼”過程,揭示磁重聯具有磁島介導和三維的雙重屬性,證實了三維脈沖爆發式磁重聯的理論模型。
相關研究成果發表在《天體物理學雜志》(The Astrophysical Journal)上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院相關項目等的支持。
耀斑帶亮核的“眨眼”過程(左)及周期性分析(右)
磁重聯普遍發生于日冕、恒星冕、行星磁層、吸積盤及實驗室等離子體等磁化等離子體系統,是解析太陽與恒星大氣磁能積累和爆發釋放的關鍵物理過程。磁重聯導致磁能快速釋放,轉化為等離子體的動能和熱能。目前,二維磁......
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