日地物理研究团队刘睿教授等人观测到一个太阳大气中罕见的多磁绳系统及其内部的磁重联过程。相关成果以“Pre-eruptive Magnetic Reconnection within a Multi-flux-rope System in the Solar Corona”为题近日发表于天体物理类顶级期刊《Astrophysical Journal》。博士后Arun Kumar Aasthi为论文的第一作者，刘睿教授为通讯作者，合作者包括汪毓明教授和申成龙教授。 

         磁绳由一组螺旋形的磁力线组成，是耀斑、暗条/日珥爆发和日冕物质抛射（CME）等太阳爆发活动的核心结构；磁绳本身储存大量自由能，其不稳定性被认为是触发太阳爆发活动的重要机制。行星际飞船观测到的CME中，大概1/3表现为磁绳结构，也称为“磁云”；其它则多具有复杂的不规则磁结构，学者一般将其归因于飞船从磁绳边缘穿过或者多个CME之间的相互作用。Awasthi等人研究了一个正对地球的全晕状、快速CME的太阳源区，在与CME相关的耀斑前相中发现了明确的磁重联特征，包括探测到重联出流、被加速的非热电子和高温等离子体等。他们以光球矢量磁场为底部边界，对日冕磁场进行非线性无力场重构，并将重构结果与极紫外波段观测到的日冕结构比对，发现磁重联发生于一个多磁绳系统中，其“子磁绳”之间以类似编辫子的方式相互扭缠（见图1）。该事件中的行星际CME到达地球时，仅仅引起了一个中等大小的地磁暴，这是由于该行星际CME具有复杂的不规则磁结构，不具备典型磁云中长时间南向的强磁场；其复杂性显然来自源区的多磁绳系统及其内部的复杂相互作用。

图1：多磁绳结构。5个“子磁绳”的磁力线分别用黄、紫、青、橙、绿色表示。蓝色磁力线来自于上覆剪切磁场。底部为光球磁场Bz分量。

 关于磁绳内部结构和相关物理过程的研究方兴未艾，日地物理研究团队在这一前沿课题取得了系列进展：Liu et al. (2016, ApJ) 给出了证认磁绳的判据，为研究复杂的磁绳系统提供了基本工具和方法；Wang, Liu* et al. (2017, Nature Communications) 揭示了磁绳在爆发过程中形成的动态过程，并据此推出磁绳内部的磁场扭缠分布；Wang et al. (2018, JGR) 利用水星、金星、地球和火星处四艘飞船跟踪研究了同一个磁云内部的磁场扭缠在行星际传播过程中的演化。这些工作有助于我们深入理解太阳磁绳形成和爆发的物理机制，对于预报其空间天气效应具有重要意义。

论文链接：http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aab7fb/meta