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Variation of Magnetic Flux Ropes through Major Solar Flares
The Astrophysical Journal Letters ( IF 7.9 ) Pub Date : 2021-01-25 , DOI: 10.3847/2041-8213/abd638
Aiying Duan 1, 2 , Chaowei Jiang 3 , Zhenjun Zhou 1, 4 , Xueshang Feng 3 , Jun Cui 1, 4
Affiliation  

It remains unclear how solar flares are triggered and in what conditions they can be eruptive with coronal mass ejections. Magnetic flux ropes (MFRs) has been suggested as the central magnetic structure of solar eruptions, and their ideal instabilities, including the kink instability (KI) and torus instability (TI), are important candidates for triggering mechanisms. Here, using magnetic field extrapolations from observed photospheric magnetograms, we systematically studied the variation of coronal magnetic fields, focusing on MFRs, through major flares including 29 eruptive and 16 confined events. We found that nearly 90% of events possess MFRs before flares, and 70% have MFRs even after flares. We calculated the controlling parameters of KI and TI, including the MFR’s maximum twist number and the decay index of its strapping field. Using the KI and TI thresholds empirically derived solely from the pre-flare MFRs, two distinctly different regimes are shown in the variation of the MFR controlling parameters through flares. For the events with both parameters below their thresholds before flares, we found no systematic change of the parameters after the flares, in either the eruptive or confined events. In contrast, for the events with any of the two parameters exceeding their threshold before flares (most of them are eruptive), there is systematic decrease in the parameters to below their thresholds after flares. These results provide a strong constraint for the values of the instability thresholds and also stress the necessity of exploring other eruption mechanisms in addition to the ideal instabilities.



中文翻译:

主要太阳耀斑引起的磁通量绳索变化

尚不清楚太阳耀斑是如何引发的,以及在什么条件下日冕物质抛射会爆发。磁通量绳(MFR)已被建议作为太阳喷发的中心磁性结构,其理想的不稳定性,包括扭结不稳定性(KI)和环面不稳定性(TI),是触发机制的重要候选者。在这里,我们使用观测到的光层磁图的磁场外推法,系统地研究了包括29个爆发事件和16个局限事件在内的主要耀斑的日冕磁场变化,重点是MFR。我们发现,近90%的事件在爆发前具有MFR,甚至70%的事件在爆发后也具有MFR。我们计算了KI和TI的控制参数,包括MFR的最大捻数和其束缚场的衰减指数。使用仅从耀斑前MFR凭经验得出的KI和TI阈值,通过耀斑MFR控制参数的变化显示了两个截然不同的方案。对于耀斑爆发前两个参数均低于其阈值的事件,无论是爆发性事件还是局限性事件,我们均未发现耀斑爆发后参数的系统变化。相反,对于两个参数中的任何一个均超过耀斑爆发之前的阈值的事件(其中大多数是爆发性事件),这些参数会系统地减小到耀斑爆发之后的阈值以下。这些结果为不稳定性阈值的值提供了强大的约束,并且还强调了除了理想不稳定性之外还需要探索其他爆发机制的必要性。通过火炬的MFR控制参数的变化显示了两个截然不同的方案。对于耀斑爆发前两个参数均低于其阈值的事件,无论是爆发性事件还是局限性事件,我们均未发现耀斑爆发后参数的系统变化。相反,对于两个参数中的任何一个都超过耀斑爆发之前的阈值的事件(其中大多数是爆发性事件),参数会系统地减小到耀斑爆发之后的阈值以下。这些结果为不稳定性阈值的值提供了强大的约束,并且还强调了除了理想不稳定性之外还需要探索其他爆发机制的必要性。通过火炬的MFR控制参数的变化显示了两个截然不同的方案。对于耀斑爆发前两个参数均低于其阈值的事件,无论是爆发性事件还是局限性事件,我们均未发现耀斑爆发后参数的系统变化。相反,对于两个参数中的任何一个都超过耀斑爆发之前的阈值的事件(其中大多数是爆发性事件),参数会系统地减小到耀斑爆发之后的阈值以下。这些结果为不稳定性阈值的值提供了强大的约束,并且还强调了除了理想不稳定性之外还需要探索其他爆发机制的必要性。对于爆发前两个参数均低于其阈值的事件,无论是爆发事件还是局限事件,我们均未发现爆发后参数的系统变化。相反,对于两个参数中的任何一个都超过耀斑爆发之前的阈值的事件(其中大多数是爆发性事件),参数会系统地减小到耀斑爆发之后的阈值以下。这些结果为不稳定性阈值的值提供了强大的约束,并且还强调了除了理想不稳定性之外还需要探索其他爆发机制的必要性。对于耀斑爆发前两个参数均低于其阈值的事件,无论是爆发性事件还是局限性事件,我们均未发现耀斑爆发后参数的系统变化。相反,对于两个参数中的任何一个都超过耀斑爆发之前的阈值的事件(其中大多数是爆发性事件),参数会系统地减小到耀斑爆发之后的阈值以下。这些结果为不稳定性阈值的值提供了强大的约束,并且还强调了除了理想不稳定性之外还需要探索其他爆发机制的必要性。爆发后参数会系统地降低到其阈值以下。这些结果为不稳定性阈值的值提供了强大的约束,并且还强调了除了理想不稳定性之外还需要探索其他爆发机制的必要性。爆发后参数会系统地降低到其阈值以下。这些结果为不稳定性阈值的值提供了强大的约束,并且还强调了除了理想不稳定性之外还需要探索其他爆发机制的必要性。

更新日期:2021-01-25
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