科學家發(fā)現磁重聯(lián)精細結構及其演化

　　近日，中國科學院國家天文臺副研究員李樂平領導的一個由中外8名學者（包括國家天文臺研究員張軍、副研究員陳華東，德國馬普太陽系所教授Hardi Peter、郭荔佳博士和陳楓博士，英國圣安德魯斯大學教授Eric Priest和Duncan Mackay等）組成的研究小組，在磁重聯(lián)研究領域取得重要進展。首次對發(fā)生在太陽暗條和冕環(huán)之間的磁重聯(lián)過程中的精細結構和詳細演化進行了直接的觀測研究。該研究成果于5月9日在線發(fā)表于國際期刊《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、斷開再重新連接的現象。它在無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、吸積盤和等離子體實驗室等）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，相當于約上百億顆百萬噸級氫彈同時爆炸所釋放的總能量）轉化為其它形式能量（如熱能和動能等）的基本物理過程。在天體物理研究中，它常被用來解釋多種天文現象（如太陽耀斑、暗條爆發(fā)和伽馬暴等），但直接觀測磁重聯(lián)過程極其困難。

　　通過分析太陽動力學天文臺（SDO）和日地關系天文臺（STEREO）兩顆衛(wèi)星的觀測數據，李樂平等人發(fā)現當爆發(fā)暗條碰到冕環(huán)時，它們相互作用，構成了典型的X型重聯(lián)結構。在它們的交界處，超過10組的電流片依次形成，長度約為26000km，寬度約為900km，持續(xù)約10分鐘，最高溫度可達700萬度（是太陽表面溫度的一千倍）以上。在電流片中，有明亮的等離子體團出現，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，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。

　　如此明確和精細的觀測結果再現了三維磁重聯(lián)理論所預言的連續(xù)磁重聯(lián)過程，證實了三維磁重聯(lián)理論。磁重聯(lián)過程中精細結構及其演化的發(fā)現進而將推動三維磁重聯(lián)理論在耗散區(qū)演化和磁能釋放等方面的研究。