天文臺陳何超發現太陽爆發磁繩足點存在動力學遷移現象

　　12月16日，國際天體物理學雜志The Astrophysical Journal 在線發表了中國科學院云南天文臺博士研究生陳何超及其合作者的研究成果。該研究利用澄江撫仙湖一米新真空望遠鏡（NVST）和太陽動力學衛星（SDO）的多波段結合觀測，發現了太陽爆發磁繩足點存在動力學遷移的新現象。

　　日冕物質拋射（CMEs）是日球層內高能災害性空間天氣的首要驅動源。這類大尺度太陽爆發活動通常伴生爆發耀斑，直接由太陽磁繩（magnetic flux rope）的失穩爆發引起。建立太陽磁繩爆發與空間災害性天氣的物理聯系是空間物理與太陽物理研究中重要的課題。其中，確定行星際磁繩在太陽表面的足點正是至關重要的一個步驟。

　　在理想的太陽爆發模型中，一般認為爆發磁繩磁力線的足點扎根于稠密的光球等離子體中，其位置相對固定。因此，磁繩爆發時在耀斑帶盡頭留下的一對日冕核心暗化區（coronal core dimmings）常被用來示蹤爆發磁繩在太陽表面的足點，而穿越核心暗化區的磁通則被用于行星際CME磁繩極向磁通的估計。然而，在真實的太陽爆發過程中，這種“想當然”的示蹤方法是否真的可靠呢？

　　為了回答這一科學問題，陳何超等人對發生于活動區12010的磁繩爆發事件的早期演化進行了細致的研究。憑借多波段的高分辨成像觀測，他們發現該爆發磁繩的兩端足點都存在動力學遷移的新現象，并非“理想化”地固定在相同的位置上。通過磁場連接性的分析，他們發現爆發磁繩西面腿部的磁力線與附近磁拱間發生著一類新的三維重聯幾何，而正是這一過程引發了西面足點的動力學遷移。這一重聯過程不僅使得磁繩西面的足點“離開”了原先扎根的核心暗化區，同時還引發了核心暗化區面積的快速減小。

　　這一新現象的發現，一方面說明了在一些真實的爆發事件中，簡單地利用核心暗化區并不能確定CME磁繩足點的在太陽表面上的真實位置，另一方面還暗示著利用穿越暗化區的磁通來估計行星際CME極向磁通量會造成不可忽略的偏差。因此，為了準確地確定行星際CME磁繩在太陽表面的足點及其極向通量，太陽物理學家未來需要發展更加可靠的足點示蹤方法。

　　該研究得到國家自然科學基金委重點項目的資助。

圖1.高溫磁繩擴張過程中伴隨的足點遷移現象。[a][b]為高溫波段（9.4nm）觀測；[c]展示了不同時刻的磁繩足點與雙帶耀斑的位置關系

圖2.爆發過程中磁繩西面足點動力學遷移所引發的核心暗化區面積減少與反常耀斑環形成。[a1]-[a4]：NVST高分辨Hɑ線心觀測中捕捉到的核心暗化區面積減少現象；[b1]-[b4]：高溫波段（9.4nm）中形成的反常耀斑環；[c]：通過圖像識別技術識別到的西面暗化區；[d]：穿越西面核心暗化區的磁通量(ФDM)在磁繩足點發生動力學遷移過程中呈現出的快速減少。