科學(xué)家發(fā)現(xiàn)磁重聯(lián)精細(xì)結(jié)構(gòu)及其演化

　　近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副研究員李樂(lè)平領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)由中外8名學(xué)者（包括國(guó)家天文臺(tái)研究員張軍、副研究員陳華東，德國(guó)馬普太陽(yáng)系所教授Hardi Peter、郭荔佳博士和陳楓博士，英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)教授Eric Priest和Duncan Mackay等）組成的研究小組，在磁重聯(lián)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。首次對(duì)發(fā)生在太陽(yáng)暗條和冕環(huán)之間的磁重聯(lián)過(guò)程中的精細(xì)結(jié)構(gòu)和詳細(xì)演化進(jìn)行了直接的觀測(cè)研究。該研究成果于5月9日在線發(fā)表于國(guó)際期刊《自然·物理》［Nature Physics, 2016, DOI: 10.1038/NPHYS3768］。

　　磁重聯(lián)，是方向相反的磁力線相互靠近、斷開(kāi)再重新連接的現(xiàn)象。它在無(wú)垠宇宙中所有磁化等離子體系統(tǒng)（如日冕、恒星冕、行星磁層、磁星、吸積盤(pán)和等離子體實(shí)驗(yàn)室等）中扮演著十分重要的角色，是磁能爆炸式釋放（如大耀斑的能量約為1025焦耳，相當(dāng)于約上百億顆百萬(wàn)噸級(jí)氫彈同時(shí)爆炸所釋放的總能量）轉(zhuǎn)化為其它形式能量（如熱能和動(dòng)能等）的基本物理過(guò)程。在天體物理研究中，它常被用來(lái)解釋多種天文現(xiàn)象（如太陽(yáng)耀斑、暗條爆發(fā)和伽馬暴等），但直接觀測(cè)磁重聯(lián)過(guò)程極其困難。

　　通過(guò)分析太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（SDO）和日地關(guān)系天文臺(tái)（STEREO）兩顆衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，李樂(lè)平等人發(fā)現(xiàn)當(dāng)爆發(fā)暗條碰到冕環(huán)時(shí)，它們相互作用，構(gòu)成了典型的X型重聯(lián)結(jié)構(gòu)。在它們的交界處，超過(guò)10組的電流片依次形成，長(zhǎng)度約為26000km，寬度約為900km，持續(xù)約10分鐘，最高溫度可達(dá)700萬(wàn)度（是太陽(yáng)表面溫度的一千倍）以上。在電流片中，有明亮的等離子體團(tuán)出現(xiàn)，并沿著電流片向兩邊傳播。電流片逐漸彌散并消失，爆發(fā)暗條從（消失的）電流片處斷開(kāi)，再與相互作用的冕環(huán)重新連接到一起，最終形成新的暗條。

　　如此明確和精細(xì)的觀測(cè)結(jié)果再現(xiàn)了三維磁重聯(lián)理論所預(yù)言的連續(xù)磁重聯(lián)過(guò)程，證實(shí)了三維磁重聯(lián)理論。磁重聯(lián)過(guò)程中精細(xì)結(jié)構(gòu)及其演化的發(fā)現(xiàn)進(jìn)而將推動(dòng)三維磁重聯(lián)理論在耗散區(qū)演化和磁能釋放等方面的研究。