研究揭示新浮磁场引发太阳爆发的关键条件
近日，天文学国际期刊《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）发表了中国科学院云南天文台太阳活动与CME理论研究团组的最新研究成果。该研究由博士研究生陈雨豪、林隽研究员和哈佛-史密松天体物理中心沈呈彩博士等合作完成。他们通过理论分析提出了一个新定义的“暗条通道”函数C，用于判断新浮磁场能否引发太阳暗条失去平衡，为预测太阳爆发提供了全新的理论依据。
新浮磁场是驱动太阳爆发的重要物理机制，但何种条件下的新浮磁场能够引起爆发尚存争议。研究团队利用二维磁场模型，分析了新浮磁场和暗条的相互作用，重点揭示了新浮磁场的极性、位置和强度对暗条稳定性的影响。研究团队用一带有电流的磁通量绳模拟暗条结构，并用两个光球下方的磁偶极子分别模拟背景磁场和新浮磁场。他们定义了“暗条通道”函数 C，将光球以下区域划分为三个部分：暗条通道内 (C < 0)、通道边界 (C = 0) 和通道外 (C > 0)。
研究表明，新浮磁场的位置和极性对暗条的早期运动趋势起决定性作用（图1）。在通道内，当新浮磁场与背景磁场的极性相反时，暗条会向上运动；极性相同时则向下运动。通道边界的新浮磁场不会引发暗条的竖直运动，而通道外的新浮磁场表现出与通道内相反的运动趋势。
暗条通道函数C的引入，为研究日冕磁场结构随新浮磁场的演化及其最终结果提供了一个简单且直接的判断依据，使得研究人员在系统演化的初期，即可根据C的取值预测系统的演化趋势、灾变是否发生、甚至因灾变失去平衡之后产生的CME的运动方向（图2）。
该工作获得了国家重点研发计划、中国科学院战略先导（A）类研究项目、国家自然科学基金委重点项目、云南省高层次人才培养支持计划-云岭学者项目、云南省太阳物理科学家工作室项目的支持。数值计算完成于云南天文台计算太阳物理实验室。
图 1：根据通道函数的符号，即可在新浮磁场开始浮现时判断磁通量绳平衡状态的演化趋势以及灾变是否发生，甚至可预判灾变发生后CME的运动方向。
图 2：通道函数的符号分开了磁通量绳和整个磁结构在新浮磁场驱动下不同的演化趋势，向上（向下）的箭头表示暗条的早期上升（下降）。叉号、倒三角和正三角分别表示系统后续将保持稳定、失去平衡后又找到新平衡，以及失去平衡后继续发展为爆发过程。绿色区域表示暗条早期上升（或下降）导致日冕物质抛射的发生（或缺失），红色区域则表示相反情形。虚线表示暗条通道的边界。