近日，云南大学物理与天文学院太阳物理团队在天文学国际知名期刊《The Astrophysical Journal Letters》发表题为“Reconnection Jets Detected During the Footpoint Drift of a CME Flux Rope: New Signatures of Ongoing 3D Arcade–Flux Rope Reconnection”的研究论文。该研究依托空间卫星高分辨率观测数据，首次直接成像探测到一类由太阳爆发三维磁重联引发的新型等离子体喷流现象，并证实其能量释放过程具有间歇、脉冲式的演化特征，为太阳爆发三维数值模拟研究提供了重要的观测约束。

日冕物质抛射（CME）是太阳系中最为剧烈的能量释放现象，能强烈扰动日地空间环境，引发灾害性空间天气。经典二维太阳爆发模型指出：磁绳是驱动 CME 爆发的核心结构，其光球足点保持固定不变；磁绳失稳抬升后，会在尾部竖直电流片处发生磁重联，释放储存磁能并突破上层磁场约束，最终驱动CME。该物理图像拓展至三维框架后，数值模拟预言：除磁绳下方的经典电流片重联外，磁绳爆发过程中还存在一类全新的三维重联过程——磁拱磁绳重联（arrf磁重联）。当磁绳向外膨胀爆发时，抬升扭曲的磁绳结构将与周边倾斜的日冕侧向磁拱发生拓扑重联。该重联过程不仅能导致磁绳磁力线的光球足点位置发生漂移，还能持续改造磁绳边界磁场与几何形态，引发磁绳总磁通量的动态变化，对完善太阳三维爆发理论具有重要研究价值。

图1.三维太阳爆发模型数值模型中预言的磁拱-磁绳重联（ar-rf 磁重联）及其早期观测证据。a-b展示了ar-rf 磁重联的基本物理图像，引用自(Aulanier  et al . 2019 )；c-d展示了ar‑rf磁重联引发磁绳足点迁移证据，引用自（Chen et  al. 2019 )。

在以往研究中，虽然可以通过耀斑带钩状演化、日冕核心暗化区位移等观测特征佐证ar‑rf磁重联的存在，但这些信号均为重联结束后留下的遗迹特征，无法直接反映重联发生时的实时、动态过程，难以刻画ar‑rf磁重联本身的物理演化性质。理论上，arrf 磁重联发生时会造成局地磁场能量快速释放，进而驱动高速等离子体喷流，但这类喷流此前始终没有被直接观测到。

利用太阳动力学天文台（SDO）的多波段高时空分辨率观测数据，本研究突破了以往只能依靠遗迹特征间接推断 arrf三维磁重联的局限，在CME磁绳足点漂移过程中，首次直接成像探测到由arrf磁重联所驱动的等离子体喷流信号。研究团队发现，这类喷流与磁绳足点漂移、耀斑钩状结构演化具备紧密的时空对应关系，证实了其由膨胀磁绳与周围侧向日冕磁拱的三维ar‑rf磁重联所触发。　

图2. SOL2014-09-10T17:45 X级耀斑期间探测到ar-rf磁重联驱动的三组等离子体喷流。a.耀斑软X射线流量曲线；b-c.磁绳足点迁移期间探测到的ar-rf磁重联喷流与耀斑带滑移；d-e.磁绳足点迁移期间探测到的ar-rf磁重联喷流示例。

此类喷流可在多组高低温极紫外波段实现同步观测，具备显著的集体成簇与时间断续特征，由大量更小尺度的次级喷流组成，表现为多温度等离子体及小尺度等离子团的脉冲式喷射，速度达180–200 km/s。上述观测结果表明，arrf三维磁重联并非平稳连续的过程，而是呈现间歇性、脉冲式的演化特征。

本研究中新发现的这类喷流不仅能够精准定位磁重联发生区域，还可直观反映磁重联的实时动态演化，有望成为指示 arrf磁重联发生的独特观测探针。进一步的样本探测与统计分析，将为厘清太阳爆发中三维磁重联的物理性质提供重要观测依据。

本文第一作者为云南大学物理与天文学院天文系2021级本科生刘仁杰，陈何超副教授为论文唯一通讯作者。该研究成果是刘仁杰本科毕业设计的进一步完善，其本科毕业论文获评云南大学优秀本科毕业论文。研究工作得到了国家自然科学基金委、云南省基础研究项目、兴滇英才支持计划的联合资助。

原文链接：

https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae969a

来源：物理与天文学院

编辑：张懿淼 责任编辑：李哲