太阳大气始终存在源源不断的小尺度能量释放现象，持续塑造着太阳活动区的动态变化，但其小尺度磁能如何有序、反复释放，一直是太阳物理领域的未解谜题。近日，中国科学院云南天文台副研究员杨波带领团队通过分析多个设备观测数据，首次完整还原了太阳活动区独特“鱼骨状”磁结构中的反复增亮全过程，清晰揭开了太阳小尺度磁能精细、有序释放的物理机制为太阳大气中磁能精细释放增添了全新的观测依据。相关成果正式发表于《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。
首次锁定太阳独特“鱼骨状”磁场结构
“这一精细物理过程长期以来未被清晰观测、完整揭示，主要受限于过往优秀的多波段高分辨观测不足。”杨波解释道。单一观测设备仅能覆盖单一波段、单一太阳大气层，难以串联起磁场演化、物质运动与能量释放的完整物理链条。而且，此次发现的增亮现象属于短时标、间歇性的重复爆发，必须依靠长时间连续观测和系统统计才能还原完整过程，传统短时观测无法捕捉其循环机制。
此次，研究人员整合了新真空太阳望远镜（NVST）、美国太阳动力学天文台（SDO）、界面区成像光谱仪（IRIS）以及日本Hinode卫星的多源观测数据，对太阳活动区12297开展系统性观测分析。他们发现，2015年3月11日至12日，该活动区东南边缘持续出现多轮重复性小尺度增亮现象（图1a）。高分辨率观测图像则更清晰地显示出，该增亮现象的源头区域处于两处负极性黑子之间，区域中心贯穿一条狭长的正极性磁场带（图1c），特殊的“鱼骨状”磁结构便成型于此。其中，正极性磁场带构成鱼骨结构的“脊柱”，多条斜向延伸的磁场分支从脊柱两侧向外伸展，如同鱼刺一般，分别衔接两侧的负极性黑子，形成完整的鱼骨拓扑磁场结构。
图 1：日冕增亮及其源区的鱼骨状磁结构。(a) SDO/AIA 171 ?（红色）、193 ?（绿色）和131 ?（蓝色）合成图。(b) NVST Hα线心图。（c)-(d) IRIS/SJI 1330 ? 和1400 ? 图像。白色和蓝色的等值轮廓线表示±200 G的视像磁场。受访者供图
在长达9.5小时的连续观测中，研究团队精准识别出18次独立的增亮事件。数据统计显示，单次增亮事件平均持续9分钟，事件复发间隔在13分钟至59分钟之间，平均间隔约29.7分钟，整体发生频率为每小时1.91次，呈现出规律的反复爆发特征。
揭秘有序“拉链式”增亮与循环驱动机制
研究证实，这类太阳小尺度增亮并非随机无序发生，而是呈现出极强的有序性，整体运动模式类似“拉拉链”。在增亮过程中，一处致密亮结构会沿着鱼骨“脊柱”，自西向东逐节点平稳移动，平均移动速度达每秒十几公里，与太阳色球层、过渡区的阿尔芬速度基本持平。
伴随亮结构的定向移动，鱼骨结构两侧的磁场分支会出现双向物质流动现象，同时有等离子体团沿脊柱磁场向远端正极性黑子区域抛射。研究人员认为，这类逐节点移动的亮结构，本质是脊柱磁场各节点依次发生磁重联的观测信号，并非大范围物质流动所致，且整套磁能释放过程主要发生在太阳色球层与过渡区。
针对该结构反复增亮的驱动机制，研究团队进一步探明，鱼骨状磁结构下方的光球层持续存在磁场浮现、磁场剪切运动，同时大概率伴随磁对消活动。持续的光球层活动一方面稳定维持了鱼骨磁结构的复杂拓扑形态，避免结构快速消散；另一方面持续为该结构补充磁自由能，为反复的增亮爆发提供了持续的能量支撑，是该现象循环发生的核心诱因。
长期以来，天文界普遍将太阳活动区的各类增亮事件视为相互独立的零星活动。而本次研究更新了传统认知，证实太阳大气中的小尺度磁能释放并非零散无序，而是具备高度有序性。在连贯统一的磁结构调控下，分散的增亮事件会沿着固定路径逐节点接力发生，形成一套可长期、反复运转的“磁能释放引擎”，为解析太阳活动区复发增亮的核心物理机制，补充了关键新线索。
填补观测空白，助力破解日冕加热核心难题
此次研究成果还对困扰太阳物理学界的色球、日冕加热难题具有重要启示意义。学界长期推测，太阳光球层对流运动会导致日冕磁力线相互缠绕，形成特殊的“编织磁结构”，其内部小尺度磁重联引发的级联式爆发，也就是“磁雪崩”效应，是日冕高温加热的核心机制，但这一理论始终缺乏直接观测证据支撑。
本次研究提供了极为稀缺的实测观测样本，同时进一步明确：这类缠绕型磁结构及其级联式磁能释放活动，更易出现在偏离无力状态的太阳色球层与过渡区，且具备长期存续、反复爆发的特性。这一结论为帕克日冕加热理论、自组织临界性框架下的太阳小尺度能量释放研究，提供了扎实的观测依据。
该项科研工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省基础研究计划及云南省兴滇英才项目的联合资助支持。
相关论文链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae9ebe
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