研究人员直接观察太阳风中的湍流磁重联

自然天文学(2022 年)。 DOI: 10.1038/s41550-022-01818-5″ width=”800″ height=”530″>
日光层电流片示意图,太阳风中的结构,以及其中的重联范式。 图片来源:自然天文学 (2022)。 DOI: 10.1038/s41550-022-01818-5

中国科学院中国科学技术大学(USTC)研究人员在王荣生教授和卢全明教授的指导下,利用磁层多尺度(MMS)任务的数据直接观测了突发和湍流太阳风中的磁重联。 他们的发现发表在《自然天文学》上。

磁重联是一种能量释放过程,会在行星际空间引起爆炸现象。 在此过程中,磁能迅速释放以加热并加速等离子体。 以往对重联的卫星观测往往呈现出爆发和动荡的状态,例如太阳表面的耀斑、地磁风暴和行星磁层中的亚暴。

太阳风从太阳席卷而来并在行星际空间蔓延,在太阳爆发和磁层湍流之间架起了一座桥梁。 与行星磁层中的突发和瞬变类型不同,先前的观点假设太阳风中的磁重联呈现准稳态,但很少有直接检测到太阳风中的磁重联。

研究团队利用 MMS 的高分辨率数据检测太阳风中的湍流重联。 MMS是2015年发射的四航天器四面体结构,旨在揭开磁重联电子扩散区的秘密。 自 2017 年 10 月以来,MMS 远地点已提高到 25 个地球半径,这使得在行星际太阳风中收集数据成为可能。

研究小组首次在太阳风中发现了湍流重联的直接证据。 此外,观察到扩散区域内的丝状电流和通量绳,导致湍流扩散区域。 在湍流重联过程中,离子和电子被有效加热。

基于 MMS 观测到的 76 次磁重联事件,研究人员证明太阳风中的突发性重联比之前认为的更为普遍,并且是太阳风加速和加热的原因。 他们还发现,重新连接的发生率随着太阳风的速度而增加。

这项研究表明,湍流磁重联可以在太阳风中的等离子体激发中发挥重要作用。