中國科學(xué)家揭示太陽爆發(fā)的重構(gòu)過程

記者近日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校日地空間物理研究團隊劉睿教授課題組在太陽爆發(fā)活動的研究中取得重要進展，發(fā)現(xiàn)太陽爆發(fā)結(jié)構(gòu)在早期爆發(fā)過程中發(fā)生了復(fù)雜的重構(gòu)演化。

太陽爆發(fā)活動的一個主要表現(xiàn)形式是日冕物質(zhì)拋射，即太陽大氣中緩慢積累的磁能在短時間內(nèi)被劇烈地釋放出來，將局部大氣加熱到上千萬開爾文，并產(chǎn)生大量高能粒子，同時上億噸日冕物質(zhì)攜帶著磁場被拋射到行星際空間。在接下來幾天內(nèi)，它將擾動整個太陽系的空間環(huán)境，尤其是影響現(xiàn)代社會中的各種高技術(shù)系統(tǒng)，包括航天、航空、通信等。

自20世紀70年代被發(fā)現(xiàn)以來，日冕物質(zhì)拋射一直是太陽和日地空間物理關(guān)注的焦點。

太陽爆發(fā)活動前磁繩結(jié)構(gòu)的形成。（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖）

此次研究中，研究團隊對發(fā)生在2014年9月10日的日冕物質(zhì)拋射事件進行深入研究。他們發(fā)現(xiàn)，此次爆發(fā)前形成的磁繩結(jié)構(gòu)在爆發(fā)過程中經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的剝蝕、瓦解和重建。

觀測證據(jù)表明，爆發(fā)前具有“S”形結(jié)構(gòu)的磁繩從小尺度的“種子”發(fā)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。據(jù)介紹，爆發(fā)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(fā)過程中，爆發(fā)結(jié)構(gòu)的足點由于物質(zhì)缺失表現(xiàn)為日冕中的暗化區(qū)。伴隨著太陽色球耀斑帶的高度動態(tài)變化和日冕暗化區(qū)域的隨之漂移，爆發(fā)結(jié)構(gòu)的足點位置發(fā)生了劇烈的遷移，與爆發(fā)前磁繩的足點區(qū)域幾乎沒有交集。而根據(jù)經(jīng)典圖像，表征爆發(fā)結(jié)構(gòu)足點的日冕暗化區(qū)本應(yīng)覆蓋原有磁繩的足點。這些現(xiàn)象表明，爆發(fā)過程中的三維磁場重聯(lián)將原有磁繩的磁通量幾乎完全替換。

這一研究揭示了此前鮮有報道的復(fù)雜三維磁重聯(lián)的細節(jié)過程及其在日冕物質(zhì)拋射形成中的重要作用，同時為行星際空間復(fù)雜拋射結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生提供了新的物理解釋，也為空間天氣預(yù)報帶來啟示。

相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文學(xué)》。（記者戴威）