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对日冕物质抛射和X-射线爆发研究的最新进展

云南天文台"太阳活动和CME理论研究"创新团组首席科学家林隽研究员和来自美国夏威夷大学的云南天文台特聘研究员Ilia Roussev教授通力合作,用最先进的数值模拟方法对日冕物质抛射(CME)和相应的X-射线爆发进行了深入、细致的研究,并在2012年取得了突破性进展。

太阳物理学家们对CME事件的物理机制进行了四十多年的研究,取得了很大的进展,但是仍然没有形成最后的定论,对空间灾害性天气的研究及相应的预报仍处于探索阶段。而本项研究给出了处于学科最前沿的计算机模拟结果,采用最先进的数值模拟方法研究日冕物质抛射的起始和早期演化过程,取得了与他人不同的新结果。这项成果在研究和预报空间天气方面取得了突破性进展,有着至关重要的科学意义。它表现在对日冕中的"S-型"等离子团结构的解释上,这种解释完全被空间卫星上的X-射线观测结果所证实(见附图一)。该模型不仅给出快速CME磁结构自洽演化的细节,而且可直接计算X-射线流量的增强。与现有的其它模型相比,这是一个突破、是其他模型做不到的。需要特别强调的是来自太阳S-型等离子团结构的X-射线流量的变化,对近地空间环境显得尤为重要,因为它对地球热层(thermosphere)的加热和低轨道卫星受到的大气阻力有着重要的影响。

这项研究的科学论文已发表在2012年9月23日国际重量级物理研究刊物《Nature Physics》上, DOI:10.1038/NPHYS2427 (www.nature.com/naturephysics),p1-p5(Roussev, I. I., et al., Lin, J. 2012, Nature Phys., 8, 845); 论文相应的日冕磁场结构的示意图也被用在同一期杂志的封面上(见附图二)。

波兰Katholieke大学数学系数学等离子-天体物理中心的 Stefaan Poedts 教授在同一期《Nature Physics》上发表题为"CORONAL MASS EJECTION The birth of a solar eruption"、副标题为"A sophisticated model of the birth and early evolution of coronal mass ejections could lead to better forecast of the 'weather' in space"对该模型成果给予高度的评价:CME太阳爆发 的起源--这是一个研究日冕物质抛射起始和早期演化的综合性模型,它能更好地用于空间天气预报。论文还被另一位作者(Frazin, Richard A.)独立引用一次。

这是第一次以云南天文台为第一完成单位在国际顶级著名学术刊物上发表有如此重要影响的学术论文。

附图一、光球新浮磁场在大尺度日冕磁场中引起的重构。左下角的局部放大图是计算结果(左下)与空间卫星的观测结果(右上)艺术并自洽地结合的产物。