云南天文台等在磁重联研究中取得进展

中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地在磁重联的精细物理过程研究方面取得重要进展，研究人员首次在太阳耀斑中发现具有扭缠结构磁岛形成的快速磁重联。相关研究成果以Fast plasmoid-mediated reconnection in a solar flare为题，于2022年2月2日在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。该成果由云南天文台、哈尔滨工业大学（深圳）、德国波茨坦大学、英国圣德鲁安斯大学、中科院国家天文台和中科院国家空间科学中心等单位研究人员合作完成。

磁重联是两组具有反向分量的磁力线相互靠近并重新连接的物理过程。在该过程中，磁力线会在电流片处湮灭（磁耗散区），使磁能转化为等离子体的动能、热能、辐射能等。磁重联是宇宙中普遍存在的等离子体中一种基本的磁能快速释放过程，在天体物理、空间物理和实验室等离子体物理中扮演重要角色。

研究人员主要利用云南天文台抚仙湖太阳观测站一米新真空太阳望远镜（NVST）的高时间和高空间分辨率数据，结合太阳动力学天文台（SDO）的多波段观测，Hinode/EIS光谱以及RHESSI、GOES等卫星的X射线数据，并使用自主发展的高精度数值模拟，研究了发生在2014年2月2日活动区11967中的具有缠绕磁场结构的暗条和扎根在周围色球纤维的磁环之间的磁重联过程。

该事件中，一米新真空望远镜观测到迄今为止最完整的磁重联特征。Hinode/EIS光谱数据也揭示了重联电流片中有较强的非热辐射。高分辨率的极紫外观测发现大量等离子团（磁岛）在重联电流片中形成。研究人员进一步通过数据驱动的高分辨率数值模拟，重现了电流片中磁岛的形成过程，并证实磁岛是具有强缠绕结构的小磁绳。

该研究揭示了太阳耀斑中快速磁重联的精细物理过程，进一步加深了对磁重联这一基本物理过程的认识，对研究太阳活动的物理特性和活动规律具有重要意义，并为研究其他天体（类太阳恒星、中子星、黑洞等）的耀发现象和高能辐射、空间物理以及实验室等离子体物理中的磁能耗散提供重要参考。

研究工作得到国家自然科学基金委员会等的资助。

论文链接

一米新真空望远镜（NVST）和太阳动力学天文台(SDO)高分率观测和数值模拟的磁重联过程，揭示了太阳耀斑中快速磁重联的电流片内磁岛的三维结构和演化