天文与空间科学菁英班2023届毕业生王欣悦同学本科毕业论文研究结果在美国天文学会《天体物理学杂志》上发表。论文题目为”The Impulsive Acceleration of a Solar Filament Eruption Associated with a B-class Flare”,王欣悦为论文第一作者,指导教师宋红强教授为通讯作者。王欣悦同学已被推免至北京大学攻读博士学位,其毕业论文被评为山东大学2023年优秀本科毕业论文。
日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)指大尺度的磁化等离子体从太阳大气抛向行星际空间,常常与暗条爆发和耀斑密切相关。CME到达近地空间时速度可达每秒数百公里。作为主要的日地空间扰动源,CME带来的地磁效应与其速度密切相关。研究CME的加速过程对我们理解太阳爆发机制、预报空间天气具有重要意义。
研究表明CME的动能源自磁场能量。理论研究指出磁场重联与不稳定性均可以将磁能转化为CME的动能。已有较多观测研究发现CME的速度/加速度演化过程与耀斑软/硬X射线流量的演化过程密切相关,这为支持磁场重联加速CME提供了观测依据。而支持不稳定性加速CME的观测依据则相对缺乏。
图1. 2011年5月11日太阳暗条爆发事件
为从观测上支持不稳定性可加速CME,王欣悦在宋红强等老师的指导下对2011年5月11日的暗条爆发(图1)过程进行了细致分析。通过对本次爆发事件中暗条真实高度的测量得到其速度、加速度的演化过程,并将速度与伴随耀斑的软X射线流量演化(本次耀斑没有观测到硬X射线流量明显变化)进行对比(图2)。结果显示速度与软X射线的时间演化完全不同步。软X射线流量开始脉冲上升与达到峰值的时刻完全滞后于暗条开始脉冲加速与完成加速的时刻。没有观测到与耀斑伴随的硬X射线流量变化,暗示加速度与硬X射线变化也无相关关系。
图2. (a)暗条速度与伴随耀斑软X射线流量演化关系;(b)暗条加速度与硬X射线流量演化关系。
上述观测不符合磁场重联加速暗条的应有特征,为支持不稳定性加速暗条(CME)提供了重要观测依据。论文作者感谢国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。
论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acff5d