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Rayleigh-Taylor 不稳定日冕 prominence 的次级小尺度动力学

太阳与恒星天体物理 2025-11-10 v1 流体动力学 等离子体物理

摘要

静止日冕 prominence 显示出观察中显著的小尺度动力学。它们内部的密度与周围日冕之间的对比使其易受Rayleigh-Taylor (RT) 不稳定性影响,导致在日冕观察时呈现垂直结构的 prominence 形态。因此,prominence 形成气泡和柱,以及沿其边缘的次级Kelvin-Helmholtz (KH) 卷叠。最近的观察还暗示日冕内RT驱动的湍流流中发生磁重联事件。我们使用分辨率为 11.7\sim 11.7 km 的二维3.5D 恢复性磁気流体力学模拟,使用开源的 MPI-AMRVAC 代码,模拟域大小为 30 Mm×\times30 Mm,演化约 10 分钟的日历时间。一个致密、受磁压支撑的 prominence 作为初始状态,在prominence-日冕界面处不稳定。RT 和 KH 不稳定性相互作用导致电流表面形成,并发生局部重联。由重联驱动的喷流形成能量 jets,增强日冕内外的能量输运和耗散。我们对高分辨率的 prominence 模拟使用合成 SDO/AIA 094、171、193 Å 宽带图像和窄带 Hα\alpha 滤镜图像进行分析,将发展中的细小尺度结构与其观测对应物进行比较。大多数次级不稳定性在位于较热日冕区域的周围较凉的 prominence 核心附近出现。虽然我们的模拟特征与观察到的尺度、速度和持续时间相符,但模拟活动仍集中在较热的周围日冕等离子体中,而非cool prominence 物质中,这暗示可能缺少关键的物理因素。需要在更真实的磁场配置中进行三维研究,以解决这些局限性。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.04764,
  title  = {Secondary small-scale dynamics of a Rayleigh-Taylor unstable solar prominence},
  author = {Madhurjya Changmai and Jack M. Jenkins and Rony Keppens},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04764},
  year   = {2025}
}

备注

15 pages, 12 figures, Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics