云南天文台太阳喷流研究获得新进展

云南天文台 2022-02-25

  中国科学院云南天文台日冕观测与选址技术团组在太阳喷流的初发(initiation)机制研究中获得新进展。该项研究由博士研究生段雅丹等人完成,研究成果于2022年2月20日发表在国际天文学杂志《天体物理学快报》上。研究首次探测到与同一耀斑相关的同源高能粒子,并使用这些观测信息对喷流磁重联过程进行了诊断。

  太阳喷流经常发生在特殊的扇面-脊系统(fan-spine configuration)中,与日冕磁零点磁重联过程密切相关。其中一些扇形-脊系统的外脊由开放的磁力线构成,可延伸至行星际空间,这为重联加速的高能电子向近地空间逃逸提供了理想的途径。但是,在外脊为闭场的扇形-脊系统中,加速电子的有关观测证据迄今为止尚未被探测到。

  段雅丹等人对一个发生在扇形-脊系统中的喷流进行了详细的分析,他们利用全日面磁场外推技术发现该扇形-脊系统位于一个大尺度伪盔状流的南侧。这个独特的耦合磁系统为他们观测到丰富的物理图像解释提供线索。基于多波段观测分析,他们发现整体的物理过程为:在喷流底部缓慢抬升的迷你暗条挤压上覆磁场导致零点重联,重联也进一步削弱暗条的束缚场并加速电子。向下加速的电子导致环形耀斑带的形成;而向上传播的电子分别沿伪盔状流的开场和扇形-脊系统的闭场磁力线传播,分别导致Type-III型射电暴和在日面上快速移动的射电源(moving radio source)信号。由于束缚场被持续削弱,进一步导致暗条爆发形成向外喷射的喷流。在这个过程中,他们在喷流的前方还观测到一束准周期快模磁声波波列,并在高日冕捕获到一个窄带状的日冕物质抛射。

  该研究的重要发现是,首次成像观测到了Type-III型射电暴的同源加速电子流,即一个在日面快速移动的射电源,基于其观测特征和时间关系,他们发现Type-III型射电暴和同时出现在日面上快速移动的射电源都是由在零点重联过程中产生的加速电子引起的。此外,作者还讨论了准周期快模磁声波(QFP wave)的产生与喷流相关。

  该工作获得了国家自然科学基金,云南省基础研究计划,国家重点研发计划等项目的支持。

  论文链接

  

  该图展示了与喷流相关的一束QFP波列(图(a1)-(a2)),以及行星际的Type-III型射电暴(图(b))和它的同源加速电子(图(c)中三种不同颜色的等高线)。图(c1)展示的是扇形-脊柱系统。