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山东大学日冕孪生极紫外波的研究
2022-06-06     (点击: )

近日,山东大学“太阳爆发及其对行星际空间环境的影响”攀登团队太阳爆发与射电技术课题组在日冕极紫外(EUV)波研究方面取得新进展,首次发现单个爆发事件中产生的双EUV波,并将其命名为孪生极紫外波。该研究已在国际一流天文期刊Astrophysical Journal Letters在线发表。论文题目为“Twin extreme ultraviolet waves in the solar corona”,由课题组与英国谢菲尔德大学Robertus Erdélyi教授合作完成,第一和通讯作者均为课题组郑瑞生教授。

太阳爆发活动是造成灾害性空间天气的主要源头,可影响人类赖以生存的近地空间环境。太阳爆发活动经常会引起剧烈的太阳大气扰动,产生日冕EUV波等现象。研究日冕EUV波的激发机制,对揭示太阳爆发活动的初发和演化规律、进一步发展冕震学诊断日冕参数等均有重要意义,也有助于提高空间天气灾害事件的预报能力。以往研究只报道过爆发事件所激发的单支EUV波现象。

该研究利用太阳动力学天文台(SDO)和日地关系天文台(STEREO)的双视角观测资料,发现两例特殊的爆发事件,均找到两支伴生EUV波。第一例事件中,两个小暗条间发生磁重联,导致喷流和新生暗条沿不同方向运动,故在两个方向上先后(间隔~22分钟)形成了两支相对独立的EUV波(图1),我们称之为异卵的孪生EUV波;第二例暗条爆发事件中,短时间(~5分钟)内沿大致相同方向激发了两支EUV波(图2),称之为同卵的孪生EUV波。进一步利用日冕磁场的源区表面势场方法外推出爆发源区的大尺度磁场拓扑,发现孪生EUV波的产生与相关冕环系统紧密相关,进而提出了该类现象的形成机制(图3)。

该研究发现了异卵和同卵两类孪生EUV波,二者均与爆发区域两组冕环的快速膨胀有关。这对全面理解日冕EUV波的激发机制有着重要意义。

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图1: 日冕异卵(W1和W2) 孪生极紫外波的形成过程。

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图2: 日冕同卵(W3和W4) 孪生极紫外波的形成过程。

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图片图3:日冕异卵(上:W1和W2)和同卵(下:W3和W4)孪生极紫外波的可能形成机制。

近年来,空间科学攀登团队太阳爆发与射电技术课题组响应国家系列“空间探日”任务需求, 围绕国内首批太阳观测空间卫星——中国氢阿尔法太阳探测卫星(羲和号)和先进天基太阳天文台(ASO-S)的科学目标,在太阳爆发的物理机制、太阳高能粒子加速和射电爆发等方面取得了一系列研究成果。近十年来,郑瑞生教授针对日冕EUV波的物理本质和驱动机制等关键科学问题开展了系统深入研究,在国际上最早开始关注小尺度EUV波性质,也是最早开展日冕EUV波与弱爆发活动之间关系的研究人员,已在Astrophysical Journal Letters,Astrophysical Journal,Astronomy & Astrophysics,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society等国际一流天文期刊先后发表第一作者学术论文十余篇 。

本研究得到了国家自然科学基金重大项目、面上项目和山东大学齐鲁青年学者基金等项目的支持。

主要日冕EUV波研究论文:

Ruisheng Zheng*, Bing Wang, Liang Zhang, Yao Chen, and Robertus Erdélyi. 2022, Astrophysical Journal Letters, 929, L4. Twin Extreme Ultraviolet Waves in the Solar Corona.

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac61e3

Ruisheng Zheng*, Yao Chen, et al. 2020, Astrophysical Journal, 894, 139. An Extreme Ultraviolet Wave Associated with a Solar Filament Activation.

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab863c

Ruisheng Zheng*, Zhike Xue, Yao Chen, et al. 2019, Astrophysical Journal, 871, 232. The Initial Morphologies of the Wavefronts of Extreme Ultraviolet Waves.

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aaf9b0

Ruisheng Zheng*, Yao Chen, et al. 2018, Astrophysical Journal Letters, 1, L1. An Extreme-ultraviolet Wave Generating Upward Secondary Waves in a Streamer-like Solar Structure.

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aabe87

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