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重大突破

紫台报道太阳日冕大尺度冕环横向振荡的多波段观测结果

  波动和振荡是太阳日冕中普遍存在的现象。在极紫外波段观测到的冕环周期性往复运动通常被认为是横向(快模)扭曲振荡。横向扭曲振荡首次被TRACE卫星探测到。冕环振荡的开始时间通常与附近的低日冕爆发活动(如耀斑、喷流、暗条爆发)一致,因而这些活动被认为是触发冕环振荡的主要机制。结合观测到的冕环振荡和磁流体力学波动理论为诊断当地等离子体参数(如磁场强度和阿尔芬速度)提供了有效手段,这些参数通常难以被直接测量到。 

  在最近的一篇文章中,中科院紫金山天文台戴俊等人报道了关于大尺度冕环(长度超过350兆米)横向振荡的多波段观测结果。该事件发生在2015年10月16日,位于太阳表面活动区12434。冕环振荡是由一个C4.2级环形耀斑的日冕喷流触发的(图1)。研究人员沿冕环选取了若干位置,在每个位置垂直于冕环的方向上做切片,并画出每条切片对应的极紫外波段上亮度随时间的演化图(时空图),再利用有衰减的正弦函数来拟合振幅随时间衰减的冕环振荡(图2)。结果表明,冕环振荡在171埃和131埃波段最明显,而且沿整个冕环的振荡相位相同,最大振幅为13.6兆米,意味着振荡属于快模扭曲模。振荡持续了大约3.5个周期,平均周期约462秒,平均衰减时标约976秒。运用冕震学理论估算的冕环阿尔芬速度约1210公里每秒,磁场强度为30-43高斯。此外,研究人员运用磁通量绳插入法进行非线性无力场外推,得到的冕环磁场强度为21-23高斯。这两种独立方法得到的结果在同一数量级,进一步验证了冕震学在诊断日冕磁场中的有效性。 

 

图1. SDO/AIA在171, 131, 193, 211埃等波段拍摄的耀斑前极紫外照片,显示大尺度冕环(黄虚线)。三条短实线切片(S1, S2, S3)用于研究冕环横向振荡。红色箭头指向环形耀斑和对应的日冕喷流的位置。 

 

图2. 三条短实线切片(S1, S2, S3)在171和131埃波段的时空图。紫色虚线勾勒出13:39-14:05 UT之间发生的冕环横向振荡。 

  该工作最近发表在Astronomy & Astrophysics杂志,第一作者是紫台太阳活动的多波段观测研究团组博士研究生戴俊,通讯作者是该团组张擎旻副研究员。该工作得到了国家自然科学基金委(11790302, 11790300, 11773079, 41761134088, 11473071, 12073081)、中科院空间战略先导专项(XDA15052200, XDA15320301)和中科院青促会的资助。 

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