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太陽活動爆發(fā)的觸發(fā)和驅動機制是太陽物理研究核心問題，早期的觀測研究主要呈現(xiàn)了耀斑爆發(fā)前后磁場結構的演化，例如磁剪切、磁場梯度及磁通量的變化。但是在過去的幾十年里，由于觀測技術的限制，太陽光球磁場并不能獲得高分辨率的觀測，因而研究光球電流的演化存在很多局限性。

中國科學院新疆天文臺研究員沈金花聯(lián)合紫金山天文臺的合作者開展了耀斑爆發(fā)相關的光球電流時空演化過程研究。研究團隊通過分析135 s高時間分辨率的光球磁場演化與耀斑之間的關系，發(fā)現(xiàn)耀斑爆發(fā)過程伴隨著光球垂直電流的快速增加。同時，研究證明光球垂直電流的增強是光球橫場的快速變化導致的。該研究成果揭示了日冕磁重聯(lián)對光球的快速響應驅動了電流快速時空演化。

基于SDO/HMI衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，研究團隊給出了太陽耀斑活動區(qū)的高分辨率光球電流時空演化分析。研究發(fā)現(xiàn)，光球電流具有雙J型磁繩共軛足點的空間分布特性，并且隨著耀斑的開始，電流顯著增強。另外，通過活動區(qū)光球正負電流密度的質量中心計算，研究首次發(fā)現(xiàn)沿著磁中性線的電流密度具有早期分離和后來的匯聚運動，正負電流帶的匯聚運動完全不同于耀斑帶演化。研究人員認為，這是由于耀斑產生過程中日冕磁場的磁重聯(lián)快速響應于光球磁場，并導致了光球橫場沿著中心線的匯聚運動，這些變化主要發(fā)生在耀斑活動的核心區(qū)域。

研究人員計算了耀斑核心區(qū)域的電流、磁流和橫場，發(fā)現(xiàn)電流快速增強時間的演化對應著耀斑的脈沖階段，該區(qū)域的平均橫場和磁流表現(xiàn)出相似的動力學演化。最顯著的電流密度增強不僅出現(xiàn)在橫場增強的兩側，而且沿著磁中性線向外延展。相比之下，耀斑環(huán)足點和白光耀斑的共軛足點證實了之前的耀斑能量釋放過程的收縮膨脹運動。研究結果表明，與耀斑有關的磁場快速變化對光球電流的時空演化具有決定性影響。

先前的觀點認為，電流帶的演化對應著耀斑帶的分離運動，但該研究的觀測和計算結果給出了完全相反的結論，這為現(xiàn)有的耀斑理論模型和電流演化提供了一個新的觀測證據(jù)。同時，研究人員認為耀斑過程光球橫場的渦旋運動導致了電流的匯聚運動。

相關研究成果發(fā)表在《天體物理學雜志》上。研究工作得到中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接

太陽耀斑活動區(qū)的高分辨率光球電流時空演化分析

耀斑核心區(qū)域的電流、磁流和橫場