太阳活动爆发的触发和驱动机制是太阳物理研究核心问题，早期的观测研究主要呈现了耀斑爆发前后磁场结构的演化，例如磁剪切、磁场梯度及磁通量的变化。但是在过去的几十年里，由于观测技术的限制，太阳光球磁场并不能获得高分辨率的观测，因而研究光球电流的演化存在很多局限性。运用高分辨率的光球矢量磁场揭示耀斑爆发过程光球电流的时空演化，这些研究能够准确测量光球进入日冕的电流及其分布，对研究耀斑的产生和触发机制具有重要的作用。
新疆天文台太阳物理研究团组沈金花研究员联合紫金山天文台的合作者开展了耀斑爆发相关的光球电流时空演化过程相关研究。研究团队通过分析135 s高时间分辨率的光球磁场演化与耀斑之间的关系，发现耀斑爆发过程伴随着光球垂直电流的快速增加，同时研究证明光球垂直电流的增强是光球横场的快速变化导致的。该研究成果揭示了日冕磁重联对光球的快速响应驱动了电流快速时空演化。相关成果已发表在国际天文科学期刊《天体物理》。
基于SDO/HMI卫星观测数据，研究团队给出了太阳耀斑活动区的高分辨率光球电流时空演化分析（图1）。研究发现，光球电流具有双J型磁绳共轭足点的空间分布特性，并且随着耀斑的开始，电流显著增强。另外，通过活动区光球正负电流密度的质量中心计算，首次发现沿着磁中性线的电流密度具有早期分离和后来的汇聚运动，正负电流带的汇聚运动完全不同于耀斑带演化。研究人员认为，这是由于耀斑产生过程中日冕磁场的磁重联快速响应于光球磁场，并导致了光球横场沿着中心线的汇聚运动（图1（d-f）），这些变化主要发生在耀斑活动的核心区域。
图1 (a)-(c)是垂直电流密度Jz的时空演化，(d) - (f) 白色箭头是水平场矢量，红色和黄色轮廓线分别为±0.05、±0.07和±0.1 Am−2正负光球垂直电流密度。图(g) - (i)是耀斑前后的横场的演化；磁场Bz的值为±500g的轮廓被覆盖，黑色和白色的曲线是磁场的极性反转线（f-i）。
图2 (a1) - (a3)显示了总光球垂直电流密度大于阈值3σ， 5σ和7σ 的电流的时间演化，误差为1σ。图(b1) - (b3)分别为正极和负极的光球电流时间演变。图(c1) - (c3)显示了该区域这些磁通量和横场的时间演化。图(a1) - (a3)中的蓝色曲线是GOES在1-8 Å处的软x射线光曲线，红色虚线对应着耀斑的开始时间。
研究人员计算了耀斑核心区域的电流、磁流和横场，发现电流快速增强时的间演化对应着耀斑的脉冲阶段，该区域的平均横场和磁流表现出相似的动力学演化 （图2）。最显著的电流密度的增强不仅出现在横场增强的两侧，而且沿着磁中性线向外延展。相比之下，耀斑环足点和白光耀斑的共轭足点证实了之前的耀斑能量释放过程的收缩膨胀运动。研究结果表明，与耀斑有关的磁场快速变化对光球电流的时空演化具有决定性的影响。
先前的观点认为，电流带的演化对应着耀斑带的分离运动，但该研究的观测和计算结果给出了完全相反的结论，这对现有的耀斑理论模型和电流演化提供了一个新的观测证据。同时，研究人员认为耀斑过程光球横场的涡旋运动导致了电流的汇聚运动。
”本文审稿人评价了这项工作具有高度创新性的成果，认为该工作首次报道了电流带的汇聚运动（This work provides important insights into the evolution of VEC, in particular reporting the approaching motion of VECs during a flare for the first time），并且对于理解太阳光球电流和耀斑初发过程具有重要的影响。该工作得到了中国科学院先导专项、国家自然科学基金委、新疆自治区杰出青年等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.3847/1538-4357/add92d