磁绳可携带日珥一起爆发即日冕物质抛射(Coronal mass ejection, CME)。在白光图像中CME常呈典型的三分量结构,即亮核、暗腔和亮前沿。几十年来学界主流认为亮核对应日珥、暗腔对应磁绳而亮前沿对应沿磁绳边界堆积的背景等离子体。
2017年以来上述关于CME三分量结构本质的传统观点频受质疑。宋红强等人经过系列研究(Song et al. 2017, 2019a,b, 2022, 2023a,b)逐渐明确在CME爆发初期磁绳对应亮核、沿磁拱堆积的背景等离子体对应亮前沿。而由于缺乏日冕磁场的有效观测,关于暗腔的本质存在两种观点:一是暗腔属于磁绳的一部分(Howard et al. 2017),二是其对应一个非磁绳结构的低密度区(Song et al. 2017)。
为澄清CME爆发初期暗腔的本质,我们分析了2017年9月10日CME的形态演化特征。该CME源自热通道磁绳爆发,在低日冕时呈现三分量结构且亮前沿为光滑弧形,如图1所示。而在高日冕时不仅其暗腔结构消失从而导致不再有三分量特征,且其亮前沿出现一个鼓包,如图2所示。
图1. 低日冕观测。三分量结构明显且亮前沿光滑弧形。
图2. 高日冕观测。暗腔消失且亮前沿出现一个鼓包(箭头所指)。
如果认为爆发初期暗腔不是磁绳,如图3(a1)所示,则从低日冕到高日冕CME暗腔消失可以借助磁绳膨胀挤压暗腔以及磁绳通过磁场重联生长加以解释。亮前沿出现鼓包则是因为亮核运动速度快于前沿速度,亮核追上前沿并将其局部顶起形成鼓包,如图3(b)-(c)所示。而如果认为爆发初期暗腔是磁绳一部分,如图3(a2)所示,则很难解释暗腔消失与鼓包出现。因此,本事件中CME结构的演化特征支持暗腔在CME爆发初期并非磁绳的一部分。
图3. 暗腔消失与前沿鼓包形成过程示意图。
上述研究结果已被美国《天体物理学杂志》(ApJ)接收,将于近期发表。论文作者感谢国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国科学院先导专项B等项目的资助。
论文题目:On the Nature of Dark Cavity of Solar Coronal Mass Ejections
论文作者:宋红强、李乐平、王冰、夏利东、陈耀