在國家自然科學基金項目等資助下,中國科學院云南天文臺閆曉理研究員團隊與國內外合作者首次在太陽耀斑中發現具有扭纏結構磁島形成的快速磁重聯,研究成果以“太陽耀斑中的磁島調制快速磁重聯(Fast plasmoid-mediated reconnection in a solar flare)”為題,于2022年2月2日在線發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
磁重聯是兩組具有反向分量的磁力線相互靠近并重新連接的物理過程。在這一過程中,磁力線會在電流片處湮滅(磁耗散區),使磁能轉化為等離子體的動能、熱能、輻射能等。磁重聯是宇宙普遍存在的等離子體中一種基本的磁能快速釋放過程,在天體物理、空間物理和實驗室等離子體物理中扮演著極為重要的角色。
閆曉理研究員團隊主要利用云南天文臺撫仙湖太陽觀測站一米新真空太陽望遠鏡(NVST)的高時間和高空間分辨率數據,結合空間望遠鏡太陽動力學天文臺(SDO)的多波段觀測,Hinode/EIS光譜以及RHESSI、GOES等衛星的X射線數據,并聯合自主發展的高精度數值模擬,詳細研究了發生在2014年2月2日活動區11967中的大太陽耀斑事件。在此次事件中,一米新真空望遠鏡觀測到了迄今為止最完整的磁重聯特征:磁重聯入流和出流、新形成磁環和電流片、高溫的尖角結構、沿四個方向的下落流等。Hinode/EIS光譜數據也揭示了電流片中有非常強的非熱輻射。高分辨率的紫外觀測還發現大量等離子團(磁島)在電流片中形成。進一步通過數據驅動的高分辨率數值模擬,重現了電流片中磁島的形成過程,并證實磁島是具有強纏繞結構的小磁繩(圖)。
該研究揭示了太陽耀斑中快速磁重聯的精細物理過程,進一步加深了對磁重聯這一基本物理過程的認識,對研究太陽活動的物理特性和活動規律具有重要意義,也為研究其他天體(類太陽恒星、中子星、黑洞等)的耀發現象和高能輻射、空間物理以及實驗室等離子體物理中的磁能耗散提供重要的參考。