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    我国科学家首次观测到磁场重联释放磁扭缠的物理过程

    日期 2016-08-05   来源:数理科学部   作者:刘强  【 】   【打印】   【关闭

      中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地在活动区暗条爆发与小尺度磁重联关系方面取得重要研究进展,首次观测到磁重联可以释放磁扭缠这一新的物理现象。相关研究成果以“Observing the release of twist by magnetic reconnection in a solar filament eruption”(暗条爆发中磁重联释放磁扭缠的观测)为题,于2016年6月17日发表在 Nature Communications。论文链接:http://www.nature.com/ncomms/2016/160616/ncomms11837/full/ncomms11837.html。该研究工作得到国家自然科学基金面上项目(项目编号:11373066)和青年科学基金(项目编号:11503080)的资助。

      磁重联,又称磁场湮灭,是天体物理中一种非常重要的快速能量释放过程,人们普遍认为太阳上的能量释放就是磁重联导致的。大量的观测证据,包括磁力线连接性的改变、磁重联入流和出流、软X射线尖角结构、电流片、日冕硬X射线源等,都证明磁重联在各种尺度的太阳爆发现象中扮演着举足轻重的作用。

      研究人员利用云南天文台澄江一米新真空太阳望远镜(NVST)的高时间和空间分辨率Hα波段观测数据,结合太阳动力学天文台(SDO)观测的紫外(UV)、极紫外(EUV)和矢量磁场数据,以及日出(Hinode)和GOES等空间望远镜的X射线数据,详细研究了发生在2014年10月3日活动区12178中的暗条爆发中的磁重联过程,发现在暗条细丝和周围的色球纤维之间发生了磁重联,并首次观测到磁重联过程中暗条的磁扭缠被快速释放出去。在这个事件中,研究人员观测到了几乎所有的磁重联观测特征(图a-f):磁重联入流和出流、新磁环的形成、电流片的形成、高温的尖角结构、新形成磁环的收缩、从电流片中出来的下落流,而估算的重联率也与理论预期基本一致。另外,外推的三维非线性无力场结构也重现了磁重联前后磁场位型的变化。研究团队对这一爆发事件进行了三维磁流体动力学数值模拟(图g-i),进一步证实了暗条爆发中发生了磁重联和磁重联导致暗条中的磁扭缠被释放出去的过程。

    图a,b中红色和白色箭头分别代表暗条纤维和色球纤维。它们之间发生磁重联形成电流片,如图c-f所示。MHD数值模拟重现了暗条爆发过程中磁重联的产生,如图g-i所示。




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