【特别报道】——“天河一号”助力太阳耀斑研究
太阳耀斑是太阳系中最剧烈的爆发现象之一，同时也是有效的粒子加速器，能够将大量带电粒子加速到相对论速度。
在已有的太阳耀斑模型中，终止激波经常被用来作为粒子加速的可能驱动因素。目前关于终止激波的考察主要是通过理论研究、数值实验和射电观测等方面进行。但是利用光学（尤其是紫外和极紫外）成像观测对终止激波进行研究的工作还很少。
研究人员在太阳爆发的观测图像中发现，耀斑环系统的上方存在一个高达1000万开尔文的高温等离子体结构，该高温结构存在于太阳耀斑期间磁重联电流片的底部和耀斑环系统的顶部之间，一般称为拱上方扇形结构（supra-arcade fan，SAF）。SAF所处的空间位置一般也被认为同各种高能粒子源（诸如硬X射线源，射电源，微波源）是一致的。 那么，对SAF的动力学特征和辐射特性，以及其中包含的终止激波的研究就显得尤为重要。
近日，国家超级计算天津中心用户林隽课题组通过将磁流体动力学的计算机模拟结果与观测结果相结合，发现在太阳的极紫外图像中观测到的耀斑环顶上方的扇形结构（SAF），有可能是能够对带电粒子进行有效加速的终止激波存在的区域，其相关研究成果发表在国际天文学杂志《英国皇家天文学会月报》 《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》。
太阳耀斑
太阳耀斑是发生在太阳大气局部区域的一种最剧烈的爆发现象，在短时间内释放大量能量，引起局部区域瞬时加热，向外发射各种电磁辐射，并伴随粒子辐射突然增强。
耀斑成因：太阳大气中充满着磁场，磁场结构越复杂，越容易储存更多的磁能。当储存在磁场中的磁能过多时，会通过太阳爆发活动释放能量，太阳耀斑即是太阳爆发活动的一种形式。
耀斑影响：当大耀斑爆发后，会直接影响地球的空间环境，例如可引起无线电短波通信中断的地球电离层扰动现象，还可引起地磁暴、极光等地球物理现象；伴随耀斑爆发产生的高能粒子流还可能对航天飞行器造成威胁等。
耀斑的第一次记录：1859年9月1日，英国天文学家卡林顿和霍奇森在观测太阳黑子时发现，在一个大黑子群上空突然出现了一个非常明亮的斑点，几秒钟内便迅速扩大为纤维状结构，呈现出两个光耀夺目的新月形闪光，并很快变成耀眼的一片；约五分钟后亮斑已没有一点痕迹。这是耀斑的第一次记录，同时也是白光耀斑的第一次记录。
应用成果
林隽课题组使用的该观测结果来自于由多个高分辨空间望远镜对2017年9月10日发生的太阳耀斑的观测结果，通过同数值模拟结果作对比，揭示了这个温度高达1000万开尔文的被称为耀斑环顶上方的扇形结构中，有终止激波形成和存在，并给出了加速带电粒子的终止激波在观测图像中的可能存在位置，为引起太阳耀斑的磁重联过程的动力学分析提供了新的物理见解。
高分辨空间望远镜SDO(a)和IRIS(b)观测到的2017年9月10日爆发事件产生的日冕物质抛射(超出图片范围), 耀斑环系统, 磁重联电流片, 拱上方扇形结构, 和可能的终止激波.
新的模拟结果表明SAF经历了准周期振荡，这可以通过极紫外波段的太阳耀斑的相关观测得到证实。这种振荡特征意味着太阳耀斑期间的磁能释放和转换是以脉冲形式、类似突发的方式进行，这可能是由于电流片中的磁重联区域是高度湍动的且具有间歇性特征所导致的。计算机的模拟结果清晰地再现了耀斑环系统顶部出现的终止激波，这也表明在分析、研究、解释复杂的太阳爆发现象时数值模拟是很重要的。
对2017年9月10日事件的耀斑环系进行数值实验的结果, 再现了耀斑环系统, 重联电流片和终止激波
(a) 磁场轮廓和密度分布, (b) 相同区域内的速度分布, (c)包含有终止激波的黑色方框区域内速度散度的分布
上述研究工作得到了中国科学院战略先导（A）类研究项目、国家自然科学基金委、云南省创新团体项目以及云南省万人计划-云岭学者项目的支持。该项工作的计算工作得到了国家超级计算天津中心的大力支持。
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