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南京大学天文与空间科学学院最新研究成果揭示日珥奥秘

2020-06-05        来源:尼鸿教育频道

  近日,国际知名期刊《Nature Astronomy》(自然天文学)发表了南京大学天文与空间科学学院陈鹏飞课题组文章,揭示了太阳上的日珥精细结构及其动力学的构成机制。文章第一作者周雨昊于2019年在南京大学天文与空间科学学院取得博士学位,通讯作者是其导师陈鹏飞。

  太阳大气中的日珥与地球真实大小对比图

  太阳表面的温度只有6千度,而表面之上的日冕温度高约百万度。在这百万度的日冕中,经常悬浮着温度只有7千度左右的冷物质团,密度是周围日冕的100倍,就像漂浮在太阳海面的云朵。因为这种结构像太阳戴的耳环,故称作日珥。日珥既是天文爱好者着迷的观测目标,也是天文工作者感兴趣的研究对象。日珥的典型宽度大约为数倍地球大小,长度相等于几十倍地球大小。当突出在太阳边缘之外的日珥转到日面上时,它显出为暗黑的长条状结构,因此日珥也被称为暗条。

  在日面上,日珥展现出为暗黑条状结构,被称作暗条(由南京大学ONSET望远镜观测)

  高分辨率的观测表明,日珥(或称作暗条)由很多细丝组成。更为有趣的是,这些细丝每时每刻都处在运动当中,一部分细丝向左运动,另一部分向右运动,两者交错经常出现。经过几十年的研究,目前已经大体确切了日珥的主要构成机制:太阳表面6千度的冷物质被加热到百万度后冷却到上面的日冕中,这些高温高密度物质非常不平稳,很快加热到7千度左右,从而形成日珥。然而,目前仍然有几个问题困扰着天文工作者:(1)为什么日珥具有一丝一丝的精细结构?(2)为什么这些细丝总是交替沿着忽略方向运动?(3)这些细丝否示踪了当地的磁力线?

  为了解决这些问题,课题组提出一个设想:太阳表面的湍流运动提供了一个随机冷却作用,正是这些随机冷却造成太阳表面物质向日冕的蒸发过程经常出现不均匀性,从而产生日珥的细丝结构;也正是这些随机冷却导致已构成的日珥细丝总是处在随机扰动之中,从而表现出有忽左忽右的运动。基于这个想法,课题组利用南京大学超级计算中心的机群对日珥的构成展开了数值模拟,再现了日珥细丝的精细结构及其交替反方向运动特征。

  日珥精细结构构成的数值仿真结果(背景是太阳表面,暗黑细长结构为日珥)

  对于国际上关于日珥细丝是否示踪当地磁力线的争论,该工作证实细丝的走向与当地磁力线基本一致。更为重要的是,该工作应验:在大量冻的日珥细丝之间的高温物质中也时刻不存在交错方向的流动。

  (来源:江苏新闻广播/周洋 编辑/国正)


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