科學家磁流體動力學揭示日冕物質拋射耀斑電流片新特征

記者7日從中國科學院云南天文臺了解到，該臺研究人員與合作者一道，通過磁流體動力學數值模擬，探究了日冕物質拋射耀斑電流片的動力學演化問題，揭示了新的重要特征。研究成果發表在2022年1月號的英國《皇家天文學會月報》上。

驅動大規模太陽爆發的磁重聯，發生在日冕物質拋射耀斑電流片中，可將磁能迅速轉換為等離子體的動能和熱能。日冕物質拋射耀斑電流片是能量轉換的核心結構，對其進行研究不僅能加深人們對太陽爆發過程能量轉換的物理本質有全面的認識和理解，還能揭示對能量轉換極為重要的精細幾何結構。

不同時刻電流片附近電流密度及磁力線分布情況。 圖片由云南天文臺提供

云南天文臺太陽活動及日冕物質拋射理論研究團組博士研究生謝小妍等人在太陽爆發災變模型基礎上，通過研究發現，電流片中離開太陽的磁重聯外流以及等離子體團進入日冕物質拋射泡之后，會在日冕物質拋射泡底部的緩沖區產生終止激波，并發生等離子體堆積。由于堆積不均勻，在此區域中引發不穩定性，導致緩沖區在平行于電流片的方向上發生局部振蕩。這種振蕩會沿著電流片向下傳播，引起整體振蕩。隨著緩沖區的演化，振蕩周期從30秒逐漸增加到16分鐘。同時，耀斑環頂還存在另一種由速度剪切引起的周期為0.25-1.5分鐘的振蕩模式。

當電流片演化到一定長度時，還會發生撕裂模不穩定性，導致等離子團的形成，并朝向或背向太陽運動。大部分等離子體團的運動都有加速成分，根據磁重聯的標準模型，這意味著在實際的太陽爆發事件中，耗散區可充滿大尺度日冕物質拋射耀斑電流片的大部分區域。

此項研究，首次確認了這種不穩定可發生在等離子體堆積的日冕物質拋射泡底部的緩沖區，是觀測上日冕物質拋射耀斑電流片振蕩或橫向運動的一個起源。實際電流片中的耗散區可以延伸到很大尺度，并不像經典磁重聯理論所認為的只在很小的區域內發生。(科技日報記者 趙漢斌 通訊員 陳艷)