近日，由山东大学(威海)、美国乔治梅森大学、南京大学和中国科学技术大学等单位科研人员组成的联合小组(宋红强、张捷、程鑫、陈耀、刘睿、汪毓明、李波)揭示了一失败爆发磁通量绳(以下简称“磁绳”)结构的温度演化过程，相关研究结果以《Temperature Evolution of Magnetic Flux Rope in A Failed Solar Eruption》为题被美国天体物理学研究期刊《The Astrophysical Journal》接受，预计将于3月份正式发表。

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)是太阳大气中最为剧烈的爆发现象，也是灾难性空间天气的一个重要源头。现有CME模型大都认为磁通量绳的爆发产生了CME，因此研究磁绳的产生机制与爆发过程将帮助我们理解CME的爆发机制及其早期演化过程，进而推动对其进行有效的预报。

近年来，多种日冕结构被太阳物理学家认为是磁绳存在的证据，如暗条(Filament)、冕穴(Coronal Cavity)及Sigmoid等。随着太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)的发射升空，一种新的日冕结构，即温度高达千万度的热通道结构(Hot Channel或Hot Blob)被认为是磁绳存在的一种表现。利用SDO高空间-时间分辨率以及多波段观测的优势，研究人员对热通道结构的形成、形态、爆发与动力学过程等做了详细的研究。然而，这种结构为何能在爆发前以高温结构形式存在，经受了何种加热过程，具体温度演化又是如何等问题仍有待探讨。

在中国国家自然科学基金、973项目、山东省自然科学基金、山东大学(威海)青年教师海外研修基金和美国国家自然科学基金等的资助下，联合小组将Differential Emission Measure (DEM)方法应用于SDO的观测数据，成功获取了一“失败”爆发事件中磁绳结构的温度演化过程，从而为分析其加热机制提供了观测依据。这里，“失败”爆发指磁绳结构没有被抛入日冕-行星际空间之中，而是由于喷发受阻后停滞下来，是一种很有趣的爆发形式。

这一失败的爆发发生于2013年1月5日09:28 UT，对应于M1.7级耀斑，位于NOAA 11652活动区。应用DEM方法，我们获得了该磁绳(热通道)结构的温度演示全过程(见图1)。磁绳的温度在爆发前30分钟内是500万度。临近爆发前，观测到了衔接耀斑区域和磁绳结构的温度达约800万度的束状喷流结构(Hot Jet, (b)和(c)中箭头所示)。图中大小方形内温度高于500万度的区域分别被认为是磁绳结构和耀斑环区。

耀斑区的高温公认为是由磁场重联过程加热产生的。因此，研究磁绳区域和耀斑区域之间的温度演化关系可助于阐明磁绳结构的加热机制。在图2中，我们展示了磁绳结构(红线)与耀斑环区(蓝线)平均温度曲线，及对应耀斑X射线流量(黑线)。

可见，耀斑环区升温、降温过程分别与X射线流量的上升、下降过程对应，这符合耀斑环区的加热机制，即磁场重联产生的高能电子通过库仑碰撞加热高密度的色球物质，使其沿磁力线蒸发进而形成热耀斑环。而磁绳温度除在耀斑的上升相升高外，在下降相仍继续升高，仅当耀斑强度很弱时才开始逐渐降低。可见，磁绳与耀斑区域的温度演化有着相似表现，也有明显的差异。我们将所发现的磁绳在耀斑脉冲相的快速升温阶段定义为脉冲加热相(Impulsive-heating phase)；而将随后的缓慢加热阶段，称之为脉冲后加热相(Post-impulsive-heating phase)。

综上，我们认为磁绳的加热机制很可能与磁场重联导致的等离子体加热过程直接相关。有关磁场重联过程在磁绳脉冲加热相很可能与产生耀斑重联关联密切；而在脉冲后加热相则很可能与耀斑重联没有很好的直接关系。这一点可从图1(d)温度分布图中找到一点依据。我们发现，在耀斑环区与磁绳间存在一明显低温区，这说明此时磁绳与耀斑区域的加热已经相对隔离，磁绳加热并不是由产生耀斑环区加热的色球蒸发过程导致的。为进一步寻找支持这一观点的观测依据，我们检查了高能太阳光谱成像仪(RHESSI)硬X射线的强度等值线分布(图1(f))。硬X射线源自重联加速的高能电子(>几百kev)的轫致辐射过程，常被用以认证重联过程的存在和发生区域。图1(f)中观测到很好的硬X射线双源结构，与磁绳结构及其下方区域对应，这暗示着磁场重联很可能发生于磁绳内部或下方，距离耀斑环顶区域仍有相当的距离。这可以很好地解释磁重联释放的热能可以直接加热磁绳，但却没有对耀斑环区进行有效的加热。

此外，磁绳结构与位于其上的磁拱结构的运动学过程分析表明，磁拱的约束(strapping)效应是导致磁绳失败爆发的重要因素。

图1.利用DEM获取的温度图演示了磁绳结构的爆发过程与各个时间的温度分布。(a)中的箭头指向爆发前的磁绳结构(约500万度)，(b)和(c)中的箭头指向爆发开始前出现的Hot Jet结构(约800万度)；(b)，(e)和(h)中正方形与矩形内温度高于500万度的像素被分别认为是磁绳结构和耀斑环区；(d)表明耀斑环区高温与磁绳高温之间有低温区；(f)中叠加的是高能太阳光谱成像仪(RHESSI)硬X射线的强度等值线分布。

图2.磁绳结构(红线)与耀斑环区(蓝线)平均温度曲线，及对应耀斑X射线流量(黑线)。耀斑环区升温、降温过程分别与X射线流量的上升、下降过程对应；而磁绳温度除在耀斑的上升相升高外，在下降相仍继续升高，仅当耀斑强度很弱时才开始逐渐降低。我们将磁绳在耀斑脉冲相的快速升温阶段定义为脉冲加热相(Impulsive-heating phase)；而将随后的缓慢加热阶段，称之为脉冲后加热相(Post-impulsive-heating phase)。