2024/04/28

日珥精细结构和动力学方面的研究获进展

中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测和研究基地的王金成博士及合作者,主要利用一米新真空太阳望远镜(NVST)的成像数据和羲和望远镜的光谱数据,针对日珥的精细结构和动力学过程进行了详细研究,探讨了日珥小尺度波动的物理本质及对日冕加热的贡献。相关研究成果“Negative-energy Waves in the Vertical Threads of a Solar Prominence”近期发表在《天体物理学杂志-通讯》(The Astrophysical Journal Letter)羲和成果专刊上。该成果由中国科学院云南天文台、中国科学院紫金山天文台、南京大学和中国科学院国家天文台等单位的学者合作完成。

太阳边缘的日珥是太阳大气中最为壮观的结构之一,它们是动态悬浮在日冕中的高密度、低温等离子体团。当这些结构出现在日面时,呈现出暗的条状结构,被称为太阳暗条。它们往往出现在光球磁场极性反转线的上空。暗条或者日珥的爆发往往会导致太阳风暴的产生,是直接影响日地空间的一个重要因素。

日珥中存在着丰富且复杂的精细结构和动力学过程,例如:径向的垂直结构、振荡波动现象、横向水平运动、日珥底部的气泡、上升羽状物等等。这些精细结构和动力学过程对于理解日珥结构具有不可或缺的作用。由于高时间-空间分辨率的日珥观测数据相对较少,对它们的研究目前仍处在初步的阶段,许多精细结构中的物理过程仍需合理的解释。

一米新真空太阳望远镜(NVST)的高时间-空间分辨率观测数据使得对太阳边缘日珥精细结构及其动力学的研究成为可能,而且NVST也是目前世界上成像观测边缘日珥最好的地面望远镜。羲和望远镜(CHASE)拥有世界上独一无二的日珥光谱观测能力,为深入研究日珥提供极其宝贵的数据。主要结合这两台中国地空太阳望远镜的国产数据,王金成及其合作者详细地研究了发生在日珥中垂直纤维结构中的波动现象。他们发现在日珥抬升过程中,伴随着上升的物质流,日珥中的垂直纤维出现了横向的振动。其振动周期在13-16分钟,振幅约为0.6兆米,速度振幅为3-4公里每秒,属于小尺度振荡。在传播过程中,这些振荡的振幅、波长、周期都随时间增强放大,并且发现它们的相速度与上升的物质流一致。作者认为这种现象是负能量波不稳定性的表现。基于日珥震动学以及观测特征,得到垂直纤维的磁场为1-3高斯,方向为与天空平面的夹角为31度。估算得到横向振动的波所携带的能量并不足以为日冕加热提供足够的能量。

该项研究获得了中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项(B类)、中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、云南省太阳物理和空间目标监测重点实验室、云南省应用基础研究计划项目以及科技部重大项目等项目的支持。

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