论CME爆发过程的共性与其形态结构的统一

 

2023-01-12 10:06:19  点击:

已知多种机制可触发CME,如各种不稳定性以及包括磁浮现在内的磁场重联过程。不同的触发机制刻画了不同的演化过程,而不同的演化过程却有着一个共性,即CME爆发前磁绳在其自力与背景场束缚力的作用下处于平衡态,如下图左所示(蓝色表示磁绳)。磁绳由于某种机制爆发而向上挤压冕环,背景等离子体沿着冕环堆积,如下图中所示(棕色表示堆积等离子体)。磁绳在爆发初期有着相对较高的电子密度,在白光日冕仪图像上表现为CME亮核,同样拥有较高密度的堆积等离子体则表现为亮前沿,两者之间密度相对较低的区域表现为暗腔,它们共同组成CME的三分量结构。因此,无论是否伴有日珥爆发,CME在爆发早期应该自然具有所谓的“三分量”形态结构。随着爆发过程的进行,磁绳下方电流片内的磁场重联将磁绳周围的磁场转变为磁绳的新生部分,三分量特征可逐渐消失,如下图右所示。统计显示在较高日冕处(如C2视场内),三分量形态所占比例约为20-30%。

2014年6月14日的太阳爆发事件完美展现了上述CME爆发过程共性与形态结构统一的情景。此次爆发事件被AIA和地基日冕仪K-Cor观测到。结合极紫外和白光波段的联合无缝隙视场,我们直接观测到CME亮前沿源自冕环挤压其上方等离子体,亮核源自热通道磁绳,磁绳与冕环之间的低密度区对应CME暗腔,具体观测如下图所示。图中AIA 171埃观测到的冕环(红点曲线)叠画到K-Cor图上,对应CME亮前沿的内边界。AIA 131埃观测到的热通道磁绳(红点椭圆)叠画到K-Cor图上,对应CME亮核。本次CME事件在K-Cor视场内呈现三分量结构,而在C2视场内则不具备三分量特征,意即三分量特征在CME外传过程中消失。

为了检验上述预测,即CME在爆发早期应该自然具有所谓的“三分量”形态结构,我们查看了2011年所有的普通CME事件(即暂且不包括narrow和stealthCME,前者可以称为jet,后者没有明显低日冕响应),发现所有临边CME(包括热通道爆发与日珥爆发事件),不管其在C2视场内是否有三分量结构,其在爆发初期(即低日冕处)都具有三分量特征。因此,我们认为三分量是普通CME爆发初期的一个基本特征。CME爆发过程的共性决定了其爆发早期形态结构的统一。

上述研究工作由山东大学联合乔治梅森大学、国家天文台、北京大学等单位共同完成,已在美国《天体物理学报》上发表。论文作者:宋红强、张捷、李乐平、杨子浩、夏利东、郑瑞生、陈耀。宋红强感谢南京大学陈鹏飞教授与程鑫教授的有益讨论。

论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aca6e0

关闭

 

电话:0631-5688751   传真:0631-5688751   邮箱:sssp@wh.sdu.edu.cn   山东省威海市文化西路180号   邮编:264209    山东大学(威海)空间科学与物理学院  版权所有