云南天文台在耀斑环上方等离子体环境变化研究中获进展

近日，中国科学院云南天文台和洛阳师范大学研究人员合作在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上发表研究。该研究结合了观测和模拟手段发现，耀斑环上方的高温扇形结构（SAF）内可能存在一个强压缩的分界面，其中密度、温度和湍流结构都发生了显著的变化。

太阳耀斑是太阳系中最剧烈的爆发活动之一，一次典型的耀斑过程会释放大约10³²尔格的能量，相当于几十亿颗巨型氢弹同时爆炸的能量。观测发现，耀斑环上方存在着混沌的高温等离子体结构，被称作拱上方扇形结构，它的空间位置通常与硬X射线、射电辐射和微波辐射源的位置一致。但SAF内的等离子体变化特征以及硬X射线源来源仍然不清楚，需进一步研究。

研究人员利用太阳界面区成像光谱仪（IRIS）和Hinode卫星的观测数据，结合2.5维的高分辨率磁流体动力学（MHD）模拟，分析了2017年9月10日耀斑发生时环顶SAF的热力学行为。结果表明，SAF上升阶段有明显的不连续型特征，说明磁重联进入了非线性的阶段。同时，SAF结构的上边缘处温度和密度有显著的增加，说明其中存在一个强压缩的分界面使得等离子体环境发生了巨大改变。

另一方面，基于数值模拟的极紫外（EUV）合成图像，研究人员认为这个分界面可能跟终止激波有关，其高度也与硬X射线源的高度一致。因此，观测谱线的变化特征可能是在EUV波段里找出终止激波结构的一个有效工具。

该研究获得了国家自然科学基金面上项目和重点项目、中科院战略性先导科技专项“鸿鹄专项”、云南省科学技术厅基础研究专项面上项目的支持。

论文链接

数值模拟结果和合成图像。(a) SAF周围的密度分布；(b) 马赫数的等值线分布，背景为速度的散度；(c) Fe XXI 1354.08合成谱线；(d)-(f) Fe XXI线的高斯拟合结果沿着图(c)中的SP线的分布。其中，(b)-(c)内的虚线位置把区域分为上游和下游，而(d)-(f)内的实线标注了前面虚线的同一位置。