我院日地物理研究团队耀斑源区磁场的研究取得重要进展

近日，地空学院日地物理研究团队对双带耀斑源区磁场的临界高度进行统计研究，取得重要进展。该研究成果以“Critical Height of the Torus Instability in Two-Ribbon Solar Flares”为题发表于国际顶级天体物理期刊《Astrophysical Journal Letters》(ApJL, 843, L9, 2017)。论文通讯作者为刘睿教授，博士生王东为第一作者,汪毓明教授是重要合作者。美国日震和磁像仪（Helioseismic and Magnetic Imager，HMI）仪器组高度认可该项研究成果并邀请刘睿教授撰文介绍该项成果，作为使用HMI数据的亮点工作发布于HMI Science Nuggets。

耀斑是太阳系中最剧烈的爆发活动之一，根据其是否伴随日冕物质抛射，可分为爆发耀斑(Eruptive Flare)和束缚耀斑(Confined Flare)。研究团队利用太阳动力学观测站（SDO）上搭载的HMI研究了2011-2015年间60个M级以上双带耀斑对应的活动区磁场。通过计算背景磁场的衰减系数n = - ln B / ln h 及其随高度的变化，得到与电流环不稳定性（Torus Instability）的阈值（n = 1.5）对应的临界高度（h_crit）。对临界高度的统计研究表明，总体上束缚耀斑对应的临界高度显著大于爆发耀斑对应的临界高度（图1左），并且临界高度与活动区磁场的正负极磁重心间的距离d密切相关（h_crit≈d/2）（图1右），这一性质可用于估计临界高度。

图1：左图为不同类型耀斑的临界高度的分布，右图显示临界高度和正负极磁重心间距离的相关性，D，M，E，C分别表示偶极场，多极场，爆发耀斑，束缚耀斑。

研究还发现磁场衰减系数随高度的变化有两种情况，多数情况下衰减系数随高度单调增加；少数则呈现为马鞍形（图2左），束缚耀斑和爆发耀斑在鞍底的衰减系数有明显的差异（图2右），表明这一特征可能为爆发活动提供了额外的约束。

图2：左图为一个衰减系数随着高度产生鞍形变化的例子， n_b为鞍底的衰减系数。右图为9个事件的n_b分布。

该研究成果证实了活动区背景磁场的衰减规律在决定双带耀斑是否会导致日冕物质抛射中起到重要作用，这对于空间天气预报的研究有重要意义。

该研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院重点研究计划等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/aa79f0

HMI Science Nuggets 链接：http://hmi.stanford.edu/hminuggets/?p=1956