近日，中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测和研究基地的硕士研究生吴宗银和导师薛志科研究员等人利用NVST、SDO、CHASE、GOES四台太阳望远镜的联合观测数据，观测到了两个暗条碰撞并引发磁重联的完整过程，展示了由光球驱动—暗条碰撞—磁重联—新暗条形成的完整因果链，揭示了光球磁场演化驱动暗条运动和磁重联，以及相互作用角、磁通量、暗条手性等对磁重联的影响。相关研究成果发表在国际期刊《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。 论文链接：点击这里。

太阳暗条是太阳大气中由磁结构支撑的低温高密的等离子体，暗条与暗条之间的相互作用可触发磁重联过程并释放磁能，但暗条碰撞触发磁重联的精细物理过程仍缺乏直接观测证据。现有大多数研究工作多聚焦于由爆发驱动的暗条相互作用，光球磁场缓慢运动如何驱动暗条碰撞并触发磁重联尚未被报道和研究。

研究人员主要基于NVST、SDO/AIA和CHASE高分辨率成像数据及SDO/HMI视向和矢量磁场数据，详细研究了2023年5月9日活动区NOAA 13296中两个暗条（F1和F2）相互靠近并碰撞及由碰撞引起的磁重联过程。

图1： F1 的运动和光球磁场的演变。(d)和(e)分别显示了沿S1和S2的时距图。(a1)至(b4)中的绿线表示暗条F1的位置。

横向磁场（c1-c4）由叠加在纵向磁场正（负）极性区域上的蓝色（红色）箭头表示。

通过追踪暗条及暗条足点区域光球磁场的演化，利用时间距离图和DAVE速度场分析方法，研究人员发现一个暗条几乎不动，另一个暗条运动方向和其足点区域光球磁场运动方向和速度大小十分接近，表明光球磁场演化驱动两个暗条发生碰撞并产生相互作用。暗条F1和F2在重联之后形成了两个新的暗条（F3 和 F4），而F1 完全消失，F2 则保留了一部分，这种重联后的磁结构形态特征被称为部分弹弓重联。

图2：暗条相互作用过程和磁重联观测特征。图(b)中，F3和F4的轴向场方向分别用蓝色和黄色箭头表示。

图(d)中的紫色箭头表示等离子体团，而青色箭头表示电流片，绿色箭头表示流出。

为了探讨相互作用过程中对磁重联的影响及部分弹弓重联的形成原因，研究人员对相互作用角、暗条轴向磁通量、暗条手性进行了分析。首先，对相互作用角进行了估算（约为 5π/4）, 符合弹弓相互作用的 π/2 和 3π/2 之间的角度要求。并且在对暗条手性的识别上，发现它们都是左旋暗条，根据 Linton 等人的相关模拟研究，同螺度时只有两个磁通量管都是低扭缠才会发生弹弓重联，因此，本事件中两个暗条可能是低扭缠的，这也解释了两个暗条最终没有爆发的原因。暗条F2比F1更大更宽，意味着它具有更多的轴向磁通量，无法完全重联，导致剩余部分悬挂在两个暗条之间的位置而形成部分重联。

综合前人的研究，在日冕中暗条磁通量不相等的情况更为普遍，碰撞可能更为频繁。因此，研究人员推测磁通量不同的暗条碰撞比相同磁通量的暗条碰撞更普遍，也就是说部分重联可能比完全重联更容易发生。

该项研究获得了中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项（B类）、国家杰出青年基金、中国科学院青年创新促进会、云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室等项目的支持。

国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。

新闻来源：中国科学院云南天文台公众号