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云南天文台在耀斑电流片内的湍流加热研究中获进展
2020-07-06  |  作者:  |  【  】 【打印】 【关闭

  中国科学院云南天文台太阳活动及CME理论研究组叶景博士及其合作者,通过高分辨率的磁流体动力学(MHD)数值实验,为EUV波段观测到的耀斑电流片内的湍动辐射特征提供了更深入的理论解释。该研究成果近日发表在天文学期刊《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上。 

  在太阳爆发过程中,往往会在日冕中形成一个高温耀斑结构和与之相连的细长电流片,其中相当于几十亿颗巨型氢弹同时爆炸的能量通过磁重联被释放出来。MHD湍流(比如电流片内的磁岛、耀斑环上方扇形结构内的混沌形态等)可以促使能量快速地从大尺度向小尺度传递级联,并最终被耗散掉,它被认为在提升能量释放效率起着至关重要的作用。但耀斑电流片内不同区域的湍流性质和加热等离子体的机制仍需进一步研究,这将极大地促进人们对太阳爆发甚至是恒星爆发的理解,具有重要的科学价值。 

  叶景等人利用标准耀斑模型分析了多重终止激波的形成和磁岛碰撞过程,它们使得耀斑环顶区域更加湍动并加热局部等离子体到更高的温度,这被认为是当地软X射线和硬X射线的间歇性特征的重要来源。当电流片发展地足够长时,电流片内部的湍流呈各向异性并由级联重联占主导,而耀斑环顶的湍流呈各向同性并由湍流重联占主导。 

  在基于模拟数据合成Solar Dynamics Observatory/Atmospheric Imaging Assembly (SDO/AIA)的多波段观测图像中(如图1),耀斑环顶的间歇性辐射强度增强与当地的湍流结构相关。在AIA 131193埃波段的沿着电流片方向的傅里叶能谱分布与2017910日的X级耀斑的观测结果一致,可以确认此事件中分形和湍流重联的共同作用。另外,他们发现在耀斑环上方扇形结构(SAF)中的准周期震荡可能与磁岛碰撞产生的纽缠模震荡相关,但SAF中的等离子体被湍流加热的过程也提供了一个的非常重要的震荡来源。 

  该项研究获得了国家自然科学基金项目、中国科学院战略先导科技专项、云南省创新团队、国家超级计算天津中心“天河三号”原型机的支持。该研究成果是该团组在研究太阳爆发中大尺度湍流性质和自主开发ATHENA开源程序模块的又一新进展。 

  论文链接

  

  图1. 磁岛与耀斑环持续碰撞过程在AIA 94,131,171,304和193埃的合成图像中的辐射特征。

  

 
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