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磁重联驱动太阳双向喷流直接观测证据

作者:沈金花 发布时间:2026-04-24 【字体:       

磁重联触发并驱动了耀斑、日冕物质抛射(CME)以及各类喷流等不同尺度的太阳爆发活动,是太阳大气中能量释放的核心物理过程。太阳双向等离子体流是新磁流或磁绳爆发与上方水平磁场发生磁重联的直观观测证据,表现为从重联区沿相反方向运动的等离子体流。然而,受限于观测设备的空间分辨率,双向喷流在低层大气(光球和色球层)中的精细触发机制及磁场演化过程,至今仍缺乏直接的观测证据。

近日,运用古德太阳望远镜(GST)与太阳动力学天文台(SDO)的高分辨率的亚角秒观测,中国科学院新疆天文台太阳物理团组研究人员揭示了低层大气磁重联驱动双向等离子体喷流及日冕加热的过程。相关研究成果发表于国际天文学期刊(2026,The Astrophysical Journal,1001,214)。

图一: SDO/AIA 在94、131、304和335 Å波段的图像,展示了活动区13110中爆发的双向喷流(JET1)及其伴随的磁环加热,以及 H色球和 TiO 光球观测图像。

研究团队聚焦于2022年10月2日发生在活动区 NOAA 13110 前导黑子边缘的两组双向喷流事件, 分别记录为第一组和第二组。光球层磁图观测表明,这两次双向喷流均起源于黑子本影与半影交界处的极性反转线(PILs)附近,太阳喷流过程伴随着持续的磁流浮现与磁流对消,这一过程为上方大气的爆发积累了自由磁能。基于 GST 极高的空间分辨率(约 0.1 角秒),研究团队在色球 H观测中捕捉到了精细的动力学结构,大量水平方向的暗条细或暗条物质从低色球持续浮现并缓慢上升,当这些携带冷物质的暗条细丝上升并与上方的水平磁场连接,不仅导致了局部等离子体的剧烈加热,还驱动了速度达数十 km/s 的双向等离子体喷流。第一组喷流,其初始增亮首先出现在过渡区,表明初始重联发生于较高的过渡区;而具有高度扭缠磁结构的第二组喷流,其初始重联同时响应于色球和日冕,并呈现出重复爆发的双方向喷流。

图二: 沿喷流方向(S1)在不同波段的时距图,清晰展示了以重联点为中心、向两侧对称抛射的双向喷流基于,DEM方法证明双向喷流具有多温结构。

首次通过亚角秒级的高分辨率观测,本研究清晰构建了双向喷流从小尺度触发到大尺度爆发的完整物理图像。 进一步观测发现,伴随着暗条细丝的重联,色球层出现了大量类似纳耀斑(Nanoflare)的微小亮点;同时,上方被加热的日冕磁力线从交叉状态迅速重组为平行的拓扑形态,并伴随着大量沿磁环运动的离子体团(Plasmoids)。这些结果表明,低层大气中细丝级别的微观磁重联,不仅是驱动宏观双向喷流的直接引擎,还是导致局部日冕加热和物质向高层大气传输的物理机制。

该工作得到了国家自然科学基金(12273101)、中国科学院先导专项(XDB0560000)、新疆维吾尔自治区自然科学基金(2024D01E38)以及新疆人才发展基金等项目的共同资助。

文章链接:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae5957

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