重大突破

紫金山天文台首次在太阳上观测到运动等离子体放大磁场现象

  在太阳上,炽热的等离子体流动会驱动起发电机过程,从而产生各种尺度的太阳磁场。大尺度的磁特征,例如太阳黑子,被认为是起源于太阳内部,然后浮现至太阳表面的产物。而小尺度的磁特征,例如网络内磁场,被认为是近太阳表面的湍流引起的,也被称作局地发电机过程。局地发电机时刻在发生,但是,这一过程很难和浮现过程区分开来。 

  近日,紫金山天文台太阳活动多波段观测与研究团组的徐喆博士和季海生研究员等对一例运动黑子的磁流体动力学过程进行了观测与分析。该黑子在快速运动的过程中,前方的等离子体流动引起了显著的磁场增强,并形成类半影结构。经过观测分析与理论计算,研究人员认为,这是一例由运动等离子体所造成的局地磁场放大的现象。 

  研究表明,小黑子的快速运动驱动其前方产生了非常明显的等离子体流动。同时,局地区域的磁场也出现了明显的增强。由于黑子运动轨迹上的磁场原本就非常弱,同时增强的磁场又存在非常明显的特征规律。在排除掉磁场浮现的可能后,运动中出现的强磁场很可能是由于黑子运动所产生的局地磁场增益现象。在合理的简化模型中,研究人员利用磁感应方程所推导的理论结果与实际观测非常一致。因此,该研究很可能是首次在太阳上观测到了等离子体流动放大局地磁场的现象。 

  “太阳磁场和太阳活动周的起源”问题是《科学》杂志2014年遴选的人类亟需解决的125个前沿科学问题之一,紫台团队的这项工作代表了相关领域近期的重要进展。该研究利用了太阳动力学卫星(SDO)与太阳过渡区成像仪(IRIS)的联合观测,上述成果已发表于《天体物理通讯》(The Astrophysical Journal Letters)上 。相关工作得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和中国博士后科学基金面上项目的支持。 

  论文链接:https://doi.org/10.3847/2041-8213/abb096  

 

图1 黑子快速运动的过程,分别展示了黑子在运动开始时、进行中、以及即将结束时的状态。在黑子前方,出现了由于磁场的放大而形成的类似黑子半影的结构。 

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