近日，天文學(xué)期刊《天體物理學(xué)雜志》（The Astrophysical Journal）發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)葉景博士及其合作者的最新數(shù)值模擬工作。該工作基于太陽(yáng)爆發(fā)災(zāi)變標(biāo)準(zhǔn)模型，發(fā)現(xiàn)了磁繩在失穩(wěn)上升后遠(yuǎn)離太陽(yáng)表面依然被強(qiáng)烈地加熱的現(xiàn)象及日冕物質(zhì)拋射(CME)周?chē)嚓P(guān)的波狀結(jié)構(gòu)，對(duì)CME底部的湍動(dòng)等離子體特征提供了更深入的理論解釋。

　　太陽(yáng)爆發(fā)是太陽(yáng)系中最劇烈的活動(dòng)現(xiàn)象，其中相當(dāng)于幾十億顆巨型氫彈同時(shí)爆炸的能量，通過(guò)磁重聯(lián)過(guò)程被快速地釋放出來(lái)。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，磁繩在爆發(fā)后背離太陽(yáng)的演化過(guò)程中依然被強(qiáng)烈地加熱。其可能的機(jī)制有電流片內(nèi)的重聯(lián)加熱、紐纏不穩(wěn)定性、小尺度磁重聯(lián)、波加熱、熱傳導(dǎo)、高能粒子、暗條中的反向流和歐姆加熱等。然而，哪些機(jī)制是主導(dǎo)CME泡的加熱過(guò)程的，仍然是未解之謎，亟需進(jìn)一步研究。

　　葉景等人利用2.5維高分辨率的磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）模擬加入更真實(shí)的熱傳導(dǎo)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了重聯(lián)出流中的MHD湍流可以持續(xù)地把CME底部的等離子體加熱到更高的溫度，為加熱CME提供了相當(dāng)大的能量。在熱傳導(dǎo)和慢模激波共同作用下形成了極紫外圖像中復(fù)雜的CME泡的觀測(cè)特征（圖1）。同時(shí)，他們也發(fā)現(xiàn)CME底部的湍流會(huì)被終止激波進(jìn)行一定程度的增強(qiáng)。雖然CME底部的終止激波的壓縮率有時(shí)候甚至?xí)^(guò)4，但這樣顯著的激波結(jié)構(gòu)依然在太陽(yáng)動(dòng)力天文臺(tái)(SDO/AIA)的多波段圖像難以準(zhǔn)確的探測(cè)到。

　　另一方面，在磁繩上升過(guò)程中，其尾部持續(xù)地產(chǎn)生周期性波列，其產(chǎn)生機(jī)制跟CME底部不斷形成的倒陰叉結(jié)構(gòu)有關(guān)（圖2）。結(jié)果表明，湍流是產(chǎn)生CME周?chē)膹?qiáng)波列結(jié)構(gòu)及其周期性的重要來(lái)源。

　　雖然他們模擬中CME底部的致密的熱等離子結(jié)構(gòu)仍然未被AIA的觀測(cè)證實(shí)，但有可能可以在許多X級(jí)耀斑相關(guān)的快CME事件中用紫外日冕分光儀觀測(cè)數(shù)據(jù)探測(cè)到。比如，2002年4月21日的事件中，有觀測(cè)發(fā)現(xiàn)在磁繩底部有鐵13譜線的響應(yīng)，這可能就跟湍流加熱相關(guān)。

　　該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)和云南省林雋科學(xué)家工作室的支持。科學(xué)計(jì)算任務(wù)得到了國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心“天河一號(hào)”的支持，圖像數(shù)據(jù)處理完成于云南天文臺(tái)計(jì)算太陽(yáng)物理實(shí)驗(yàn)室。

　　論文鏈接

圖1. 在t=1030.7 s時(shí)刻的EUV合成圖像。（a）AIA 94埃；（b）AIA 131埃；（c）AIA 171埃；（d）AIA 193埃；（e）溫度分布；（f）密度分布；（g）沿著x=0的相關(guān)一維分布。其中，虛線表示終止激波的位置。

圖2 由一個(gè)磁島撞擊CME泡下方激發(fā)波列的過(guò)程。（a）t=1039.9 s時(shí)的速度散度；（b）t=1067.4 s時(shí)的速度散度。

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