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暗条非相关CME的三分量结构
[ 录入者:admin | 时间:2017-08-16 17:16:17 | 作者:宋红强、陈耀 | 来源:本站原创 | 浏览:309次 ]

日冕物质抛射(CME)是太阳爆发/空间天气领域研究人员耳熟能详的现象,经常伴随着暗条爆发,称之为暗条相关CME。白光日冕仪观测显示CME可以呈现多种形态结构,其中最典型的是三分量结构,即亮的外环,暗腔和亮核。众所周知,白光日冕仪观测中的亮暗反映了密度的相对高低,因此三分量结构说明CME结构的密度从外到内有一个高--高的次序。几十年来对CME三分量结构的解释是亮核对应于爆发暗条(高密度),暗腔对应于Coronal cavity磁绳(低密度),而其前沿堆积的等离子体物质(高密度)则对应于亮的外环。那些没有呈现三分量结构的CME则被归因于与暗条无关,即暗条非相关CME

最近,Howard等人(ApJ, 2017)正式挑战了对CME三分量结构的传统解释。他们研究了42个具有三分量结构的CME事件,发现其中36%属于暗条非相关CMEHoward等人猜测这些事件中的亮核可能对应于磁绳结构。我们通过对2011104日一个具有典型三分量结构的CME进行详细分析,提出了对暗条非相关CME三分量结构的解释,并与传统解释做了对比。

该事件的源区(1中太阳上的青色圆点)STEREO-B可以观测到,CME发生时该卫星与日地连线的夹角接近90度,如图1所示。


EUVI-B 195 Å波段清楚记录到了整个爆发过程,发现一个连贯的、扭绞的、弱亮的、长条形结构爆发出去,如图2(a-b)中红色圆斑所标示,分析认为其是爆发的驱动结构---即具有扭缠磁场的磁绳。该爆发结构的密度高于背景,这一点与低密度的日冕暗腔(Coronal cavity)磁绳的性质截然不同。EUVI-B 304 Å波段清楚地显示该事件中没有暗条爆发迹象,具体请看图2(a-c)及其在线动画。由于爆发体向上传播过程中急速膨胀而过于弥散,待其进入AIA视场中时未能被观测到。不过AIA观测显示一束磁拱逐渐抬升,应是被爆发磁绳结构向上顶起所致,见图2(e)及其在线动画。


结合EUVI-BCOR1-B的观测,可以清楚地看到该爆发磁绳对应于CME三分量结构的亮核部分,如图3中红色圆斑所标示。


4LASCOCOR1-B分别从两个接近垂直的方向对该CME所做的观测。其中LASCO观测呈现典型的三分量结构(a),其下方尾随的射线状结构(c)表明LASCO在从edge-on角度观测爆发磁绳结构,相应地COR1-B在做face-on角度的观测。这与LASCO视场内爆发磁绳呈现为近似圆形亮核,而在COR1-B视场内为一长条弧形亮核等观测事实是一致的,见图(b)(d)


LASCO观测显示在CME外传过程中其亮核逐渐膨胀,并挤压侵占了原有的暗腔部分,使得三分量结构逐渐不再明显,如图5所示。


综上,我们提出对暗条非相关CME三分量结构的解释,并与暗条相关CME的三分量结构做对比,如图6所示。图6(a1)是暗条相关CME事件的三分量结构,其亮前沿(等离子体物质堆积)、暗腔(Coronal cavity磁绳)和亮核(暗条)是大家所熟悉的。在CME外传过程中,其暗腔能保持较长时间和较远距离。图6(b1)是对暗条非相关CME三分量结构的解释,其亮前沿是位于高密度磁绳上方的磁拱结构向上顶起所堆积的等离子体物质,高密度磁绳对应于CME亮核,而磁绳与磁拱之间密度相对较低的区域在观测上即表现为CME三分量结构的暗腔。由于磁绳的膨胀,暗腔会被逐渐挤占,使得三分量结构特征逐渐减弱,如图6(b2)所示,这与图5观测一致。


本项研究工作进一步表明不管有没有伴随暗条爆发,CME均可能呈现典型的三分量结构。观测视角(4)和观测时CME所处的高度(5)以及仪器灵敏度等因素都会影响是否可以清楚地观测到CME的三分量结构。

本项研究工作由山东大学(威海)联合南京大学、乔治梅森大学、国家天文台和阿拉巴马大学等单位共同完成,已被The Astrophysical Journal接收,将于近期发表。论文作者感谢中美两国国家自然科学基金和中国科学院太阳活动重点实验室开放课题的共同资助。


Hong-Qiang Song, Xin Cheng, Yao Chen, Jie Zhang, Bing Wang, Le-Ping Li, Bo Li, Qiang Hu, and Gang Li, The Three-Part Structure of A Filament-Irrelated Solar Coronal Mass Ejection, The Astrophysical Journal, 2017, in press.

 
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