“羲和號”助力發現太陽噴流磁場結構的形成過程

近日，北京大學、南京大學、云南大學、中國科學院云南天文臺的合作團隊利用“羲和號”衛星的Hα光譜成像以及美國太陽動力學天文臺的數據，發現太陽大氣中一種特殊磁場位型的形成過程及其內部能量變化，這為太陽噴流過程中的能量儲存和釋放機制提供了重要線索。相關研究成果近日發表于國際學術期刊《天體物理學快報》的“羲和號”專刊。

噴流是太陽大氣中最普遍的爆發現象之一，在太陽大氣的加熱和物質循環過程中起到了重要作用。同時，太陽噴流也是人類迄今為止唯一能夠開展多波段、高時空分辨率觀測的天體噴流現象。理解太陽噴流的磁場環境及能量釋放過程可為理解天體噴流提供重要的線索。

“在太陽大氣中，存在一種特殊的磁場位型‘三維扇脊零點結構’，它非常有利于能量的儲存和釋放。近年來，越來越多的研究發現，許多太陽噴流發生在該結構中。”論文第一作者、北京大學博士后段雅丹介紹，在該結構的零點處，磁重聯很容易發生，從而導致太陽爆發活動。研究該結構的形成過程，可以幫助我們更好地理解太陽爆發活動的能量轉換和傳輸過程。

三維扇脊零點磁場位型的形成過程

據悉，研究團隊利用國內外的高質量觀測資料，對太陽大氣中的一個三維扇脊零點磁場系統的誕生、演化和消亡進行了深入研究，發現三維扇脊零點位型是通過從太陽內部浮現出來的磁場結構與背景磁場間的磁重聯而形成的。他們觀測到三維扇脊零點磁場位型的形態發生了轉變，從最初的軸對稱變為非軸對稱形態。這一轉變伴隨著電流片的出現和重聯強度的增強而愈加劇烈。

“該磁場位型的形成演化，與太陽爆發活動中能量從儲存到釋放的過程密切相關。”段雅丹說，發生在扇脊零點磁場位型下的噴流爆發通常伴隨環形耀斑帶、核心亮帶以及遠端亮帶的產生。值得關注的是，“羲和號”Hα光譜成像數據顯示出這三個帶都呈現出紅移特征，這提供了噴流過程中等離子體運動模式的關鍵信息，有助于我們更好地理解太陽爆發中的物質和能量傳輸過程。

“羲和號”Hα光譜成像數據顯示噴流爆發時的紅藍移分布（第一行），第二、三行為對應采樣點的譜線輪廓

“羲和號”科學與應用系統總設計師、南京大學教授李川介紹，自2023年8月起，《天體物理學快報》為“羲和號”相關研究成果開設了專刊，此次發表的論文為該專刊的第11篇論文。“該期刊為中國天文觀測設備的研究成果開設專刊，這還是首次。”李川說。