我国科学家首次发现日冕亮点中存在振荡磁重联现象

IT之家 6 月 26 日消息，中国科学院云南天文台洪俊超副研究员及其合作者，首次在太阳日冕亮点（Coronal Bright Point, CBP）中观测到振荡磁重联（oscillatory magnetic reconnection）的直接证据。

这一发现为深入理解太阳小尺度结构中的能量释放过程与日冕加热机制提供了关键物理支撑。相关研究成果已于 6 月 18 日发表在国际天体物理权威期刊《The Astrophysical Journal》上。

日冕亮点是广泛分布于太阳日冕层的细小辐射增强区域，典型直径小于 30 角秒，由多个微型冕环构成，寿命一般为数小时。尽管体积微小，这些结构却是太阳磁能释放的重要场所，被视为太阳表面的“微型活动区”，因而也是研究太阳磁活动和加热机制的理想窗口。

磁重联是等离子体物理中普遍存在的基本过程，表现为磁场拓扑结构突变并伴随磁能快速释放。而所谓“振荡磁重联”是一种特殊的重联模式，其特征在于重联过程中流入区与流出区的方向发生周期性交替，形成整体磁拓扑结构保持稳定、但磁能以“拉锯”式方式周期性释放的现象。此前，该过程多存在于理论模型与数值模拟中，缺乏直接观测支撑。

研究团队利用 Solar Orbiter 探测器在 2023 年 4 月 10 日距离太阳 0.293 AU（约 4380 万公里）处获取极紫外成像数据，在太阳宁静区的一个 CBP 中识别出两个阶段的电流片演化过程：

• 第一阶段，电流片 C1 沿某一方向发展，约 10 分钟内伸展至 2.4 Mm 后收缩至磁零点（null point）；
• 第二阶段，约 3 分钟后，与 C1 垂直方向的 C2 电流片形成并延伸至 4 Mm 后逐渐消失（图 1）。

两阶段重联过程均伴随明显的等离子体流动和温度升高，特别是 CBP 亮度与 C1 / C2 长度变化高度一致，呈现出约 20 分钟的衰减振荡（图 2），表明磁能正在周期性地向热能和动能转化，这正是振荡磁重联的典型表现。

▲图 1: Solar Obiter174 Å 图像中捕捉到的日冕亮点及振荡重联过程。磁重联沿电流片 C1 向 C2 反转

▲图 2，亮点不同波段亮度变化（绿、黑和蓝）与重联电流片长度变化（粉）

这一发现拓展了对太阳小尺度结构能量释放行为的认识，揭示了日冕亮点维持高温的可能新机制。研究团队指出，持续的振荡重联可能扮演一种“磁内燃机”的角色，通过不间断但节律性的磁能释放，在维持整体磁拓扑稳定的前提下，为亮点或其它小尺度结构持续供能并实现准周期性加热。未来将进一步探讨该机制在时间尺度和空间尺度上的普遍性，以及其在空间天气模型中的潜在应用。

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