“羲和号”助力发现太阳喷流磁场结构的形成过程

近日，北京大学、南京大学、云南大学、中国科学院云南天文台的合作团队利用“羲和号”卫星的Hα光谱成像以及美国太阳动力学天文台的数据，发现太阳大气中一种特殊磁场位型的形成过程及其内部能量变化，这为太阳喷流过程中的能量储存和释放机制提供了重要线索。相关研究成果近日发表于国际学术期刊《天体物理学快报》的“羲和号”专刊。

喷流是太阳大气中最普遍的爆发现象之一，在太阳大气的加热和物质循环过程中起到了重要作用。同时，太阳喷流也是人类迄今为止唯一能够开展多波段、高时空分辨率观测的天体喷流现象。理解太阳喷流的磁场环境及能量释放过程可为理解天体喷流提供重要的线索。

“在太阳大气中，存在一种特殊的磁场位型‘三维扇脊零点结构’，它非常有利于能量的储存和释放。近年来，越来越多的研究发现，许多太阳喷流发生在该结构中。”论文第一作者、北京大学博士后段雅丹介绍，在该结构的零点处，磁重联很容易发生，从而导致太阳爆发活动。研究该结构的形成过程，可以帮助我们更好地理解太阳爆发活动的能量转换和传输过程。

三维扇脊零点磁场位型的形成过程

据悉，研究团队利用国内外的高质量观测资料，对太阳大气中的一个三维扇脊零点磁场系统的诞生、演化和消亡进行了深入研究，发现三维扇脊零点位型是通过从太阳内部浮现出来的磁场结构与背景磁场间的磁重联而形成的。他们观测到三维扇脊零点磁场位型的形态发生了转变，从最初的轴对称变为非轴对称形态。这一转变伴随着电流片的出现和重联强度的增强而愈加剧烈。

“该磁场位型的形成演化，与太阳爆发活动中能量从储存到释放的过程密切相关。”段雅丹说，发生在扇脊零点磁场位型下的喷流爆发通常伴随环形耀斑带、核心亮带以及远端亮带的产生。值得关注的是，“羲和号”Hα光谱成像数据显示出这三个带都呈现出红移特征，这提供了喷流过程中等离子体运动模式的关键信息，有助于我们更好地理解太阳爆发中的物质和能量传输过程。

“羲和号”Hα光谱成像数据显示喷流爆发时的红蓝移分布（第一行），第二、三行为对应采样点的谱线轮廓

“羲和号”科学与应用系统总设计师、南京大学教授李川介绍，自2023年8月起，《天体物理学快报》为“羲和号”相关研究成果开设了专刊，此次发表的论文为该专刊的第11篇论文。“该期刊为中国天文观测设备的研究成果开设专刊，这还是首次。”李川说。