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。

研究人员直接观察太阳风中的湍流磁重联

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。以往卫星对重联的观测往往呈现出爆发性的动荡状态,如太阳表面的耀斑、地磁风暴、行星磁层的亚暴等。

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。