云南天文台揭示太阳耀斑如何改变太阳黑子磁场

创作时间:

2025-01-22 18:59:51

作者:

@小白创作中心

云南天文台揭示太阳耀斑如何改变太阳黑子磁场

中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测和研究基地与云南师范大学研究人员合作，利用太阳动力学天文台（SDO）和新真空太阳望远镜（NVST）的成像数据，对2022年5月的一次太阳活动进行了详细分析，揭示了X1.5级太阳耀斑如何导致太阳黑子磁场发生显著变化。

太阳耀斑是由磁重联引起的能量突然释放过程，通常发生在几分钟的时间尺度上。在此期间，日冕磁场会迅速重组，包括上方磁通绳的爆发、下方电流片和耀斑后环的形成。由于光球层的密度比日冕大几个数量级，大部分耀斑爆发对光球层的影响较小。

近年来，科学家们对与耀斑相关的太阳黑子结构变化进行了深入研究。例如，耀斑爆发后，太阳黑子半影结构可能会在极性反转线附近增强或变暗，在外围区域则可能衰减或消失。进一步研究表明，爆发后沿极性反转线分布的水平磁场会变强，而远离极性反转线的区域则变弱。

为了揭示太阳耀斑导致黑子磁场变化的物理过程，科研人员龚刘凡等人详细研究了活动区13006中一个暗条爆发导致黑子半影衰减的事例。通过分析活动区光球层的演化，发现该活动区中的两个小太阳黑子相互绕转的过程中形成一个圆形活动区暗条。通过利用非线性无力场外推方法得到该暗条具有扭缠的磁结构，在暗条的上方存在一个圆形屋顶结构，正是由于该结构的存在导致该暗条爆发后产生一个圆形耀斑带。同时，耀斑爆发对太阳黑子结构产生了显著反馈效应，具体表现为黑子发生了明显的收缩现象即黑子半影消失，外围区域的磁场向极性反转线汇聚，导致极性反转线处磁场强度增加，而外围区域的磁场则减少。这种磁场的重新分配与耀斑期间出现强烈的朝向极性反转线方向的水平洛伦兹力变化直接相关，表明了耀斑作为一个典型的太阳爆发活动，不仅在短时间内改变了局部磁场结构，还在长期上影响了太阳黑子的演化过程。

该研究进一步揭示了太阳暗条爆发、太阳耀斑和太阳黑子变化之间的内在关系，推进了对太阳耀斑精细物理过程的认识。相关研究成果"Rearrangement of sunspot magnetic field caused by an X1.5 solar flare"近期发表在《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。

图1：活动区13006的概览图。(a)：NVST的Hα图像。(b)：NVST和TiO和HMI强度图像的拼接图。(c)：HMI磁图。(d)：AIA 1600 Å图像。