Observations of Thermal Flare Plasma with the EUV Variability Experiment
太阳耀斑的特征之一是极高温等离子体的脉冲形成。然而,热辐射的性质还没有得到很好的理解,对太阳耀斑观测结果的分析往往是基于耀斑等离子体是等温的假设。太阳动力学天文台(SDO)的极紫外变率实验(EVE)提供了对跨越广泛温度范围的发射线的光谱分辨观测(例如,Fe XV-Fe XXIV),并允许对热耀斑等离子体进行详细研究。本文描述了一种利用EVE观测计算耀斑中的差分辐射测量分布的方法,并将其应用于几个典型事件。我们发现,在耀斑的所有阶段的差分发射测量分布是广泛的。比较EVE谱与基于GOES软X射线通量的参数计算表明,等温近似一般是一个差的耀斑的热结构的代表。
2012-11-08 astro-ph.SR
Detection of Flare-induced Plasma Flows in the Corona of EV Lac with X-ray Spectroscopy
恒星耀斑的特征是来自恒星大气层的电磁辐射突然增强。与太阳耀斑相比,我们对恒星耀斑的日冕等离子体动力学及其与日冕物质抛射(CME)的联系的了解仍然非常有限。利用\textit{Chandra} X射线天文台的时间分辨高分辨率光谱观测,我们在附近的dMe星EV Lac上的几个恒星耀斑期间探测到了明显的日冕等离子体流。在观测到的O~{ \sc{viii} }(3 MK)、Fe~{ \sc{xvii} }(6 MK)、Mg~{ \sc{xii} }(10 MK)和Si~{ \sc{xiv} }(16 MK)谱线中,这些耀斑引起的上升流/下降流表现为几十到\speed{130}的显著多普勒频移,上升流速度一般随温度而增大。Si~{ \sc{xiii} }三重态谱线比率的变化表明,在大多数耀斑中,这些等离子体流伴随着日冕等离子体密度和温度的增加。我们解释这些结果作为X射线证据色球蒸发EV湖。在两个连续的耀斑,等离子体流的模式和急剧增加的测量日冕密度是高度暗示的爆炸蒸发。在这种爆炸性蒸发中,从红移到蓝移的转变发生在至少10 MK的温度下,远高于太阳耀斑中观测到的温度($\sim$ 1 MK)。然而,在一个耀斑的冷和温暖的上升流似乎伴随着减少等离子体密度,这可能是由恒星灯丝/日珥爆发耦合到这个耀斑解释。这些结果为理解M矮星耀斑期间的日冕等离子体动力学提供了重要线索。
2022-05-28 astro-ph.SR
The collisional relaxation of electrons in hot flaring plasma and inferring the properties of solar flare accelerated electrons from X-ray observations
X射线观测是对太阳耀斑中产生的快速电子的直接诊断,这些电子在能量释放过程中被激发并射向太阳。由于加速电子的性质在其传输和与背景等离子体的相互作用过程中会发生很大的变化,因此最终必须将一个模型应用于X射线观测,以了解加速电子的机制。冷厚靶模型被普遍用于此任务,因为它提供了一个简单的分析关系之间的加速电子谱和发射电子谱的X射线源,后者的数量很容易从X射线观测。然而,这样的模型对于大多数太阳耀斑来说是不合适的,因为它没有考虑到快速电子热化的物理学。使用一个更现实的模型,适当考虑背景等离子体的性质,碰撞扩散和热化的电子,可以减轻或甚至消除许多传统的问题与冷厚靶模型和推导加速电子光谱从X射线光谱,如数量问题和需要强加一个特设的低能量截止。
2015-07-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Unified Relationship between Cold Plasma Ejections and Flare Energies Ranging from Solar Microflares to Giant Stellar Flares
在太阳和恒星大气中,我们经常发现色球冷等离子体喷射伴随耀斑的光谱特征。然而,冷喷出物的物理量(如质量,动能和速度)和耀斑能量之间的关系还没有被调查在一个统一的方式为整个范围的耀斑能量的日期。本研究分析了与小尺度耀斑和太阳耀斑(能量$10^{25}-10^{29}\,\mathrm{erg}$)相关的冷等离子体喷射的光谱,以提供更小的能量样本。利用太阳磁活动研究望远镜(SMART/SDDI)上的太阳动力学多普勒成像仪进行了H $α$成像光谱观测。我们确定的物理量的喷出物的云模型拟合的H $α$光谱。我们确定耀斑能量的差分发射测量分析使用大气成像组件板载太阳动力学天文台(SDO/AIA)的小尺度耀斑和估计的热辐射能量的大尺度耀斑。结果表明,耀斑的抛射质量$M$与耀斑总能量$E_{\mathrm{tot}}$之间存在$M\propto E_{\mathrm{tot}}^{2/3}$关系。我们表明,从一个简单的物理模型导出的标度律解释了太阳和恒星的观测与日冕磁场强度作为一个自由参数。我们还发现,喷出物的动能和速度与耀斑能量相关。这些结果表明,一个共同的机制驱动的磁场,导致冷等离子体喷射与耀斑的太阳和恒星。
2022-12-17 astro-ph.SR
Plasma Heating to Super-Hot Temperatures (>30 MK) in the August 9, 2011 Solar Flare
我们调查了2011年8月9日X射线等级为X6.9的太阳耀斑,这是2000年至2012年“最热”的耀斑,根据GOES数据,峰值等离子体温度为32.5 MK。我们的目标是确定这样一个异常高的等离子体温度的原因,并调查在耀斑区域的能量平衡与津贴的超热等离子体(>30 MK)的存在。我们分析了RHESSI,GOES,AIA/SDO和EVE/SDO数据,并讨论了耀斑区域的空间结构和我们的光谱分析的结果,其X射线发射。我们的RHESSI X射线光谱的分析是在一个温度和两个温度的近似下进行的,考虑到热(20 MK)和超热(45 MK)等离子体的发射。两种模型中的硬X射线谱均符合幂律。所观察到的特点的耀斑被证明是更好地解释在两个温度模型,其中的超热等离子体位于耀斑环顶部(或在磁尖区)。超热等离子体的形成可以与其通过初级能量释放的加热以及与热传导的抑制相关联。异常高的温度(根据GOES为32.5 MK)最有可能是基于双通道GOES测量值计算温度的方法的伪像,该方法应用于多温度耀斑等离子体的发射,差分发射测量的低温部分具有较小的贡献。
2015-02-11 astro-ph.SR
Flare-Driven Plasma Dynamics and Elemental Abundance Redistribution
该研究通过观测与模拟揭示太阳耀斑中等离子体辐射与元素丰度变化的关联,证实色球能量沉积驱动不同高度等离子体蒸发引发FIP分馏,为耀斑能量、等离子体流与丰度变化的动态耦合提供新见解。
2025-10-02 astro-ph.SR
X-ray flare oscillations track plasma sloshing along star-disk magnetic tubes in Orion star-forming region
脉冲X射线发射跟踪等离子体回波在一个非常长的磁管,耀斑在猎户座前主序星(PMS)。在太阳上,耀斑持续几分钟到几个小时,持续时间最长的通常涉及封闭磁管的拱廊。在PMS星中观测到了持久的X射线耀斑。钱德拉星上的高级CCD成像光谱仪(ACIS)从猎户座星团PMS星观测到的长达一天的耀斑的光变曲线中检测到大振幅(~20%)长周期(~3小时)脉动。对V772 Ori和OW Ori上观测到的两个耀斑的详细流体动力学模拟表明,这些脉动可能会跟踪由足够短(约1小时)的热脉冲触发的沿单个长磁管的等离子体晃动。这些磁管的长度(>= 20个太阳半径)足以将恒星与周围的圆盘连接起来。
2018-02-14 astro-ph.SR
Phase-drifting with emitting plasma temperature in the quasi-periodic pulsations of an X-class solar flare
Harbin Institute of Technology, Shenzhen(哈尔滨工业大学(深圳));University of Warwick(华威大学);Universidad Bernardo O’Higgins(贝尔纳多·奥希金斯大学);Kunming University of Science and Technology(昆明理工大学)
通过多波段观测X级耀斑中约5分钟的准周期脉动,发现其相位随等离子体温度系统漂移,表明周期性磁重联调制非热电子,加热冷却过程导致温度依赖的相位延迟。
2026-06-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Plasma heating in the very early and decay phases of solar flares
在本文中,我们分析了两个单圈太阳耀斑的能量收支的假设下,非热电子是唯一的来源,在所有阶段的等离子体加热的事件。2002年9月20日和3月17日,Ramaty高能太阳光谱成像仪(RHESSI)和地球同步业务环境卫星(GOES)分别观测到了耀斑。对于这两个研究的耀斑,我们推导出的能量通量包含在非热电子束从RHESSI观测数据约束观测到的GOES光变曲线。我们发现,非热电子提供的能量完全足以满足两个耀斑的预热和脉冲阶段以及其中一个的衰变阶段的等离子体的能量预算。我们的结论是,在调查耀斑的情况下,没有必要使用任何额外的特设加热机制以外的非热电子加热。
2011-03-17 astro-ph.SR
Locating Hot Plasma in Small Flares using Spectroscopic Overlappogram Data from the Hinode {\it EUV} Imaging Spectrometer
与“标准”耀斑模型相关的关键过程之一是色球蒸发,这是一个通过在耀斑足点处的能量沉积而加热到高温的等离子体被向上驱动到日冕中的过程。尽管经过几十年的研究,仍然存在一些悬而未决的问题,包括在此过程中产生的等离子体与早期“超热”等离子体的观测之间的关系。Hinode/EIS有一个宽槽,常用作He II发射谱带的耀斑触发器。一旦强度超过阈值水平,研究切换到聚焦于张开区域的研究。然而,当强度不足以达到耀斑触发阈值时,这些数据集在整个耀斑期间可用,并在大视场内提供高节奏的光谱观测。我们使用一分钟的节奏数据从两个这样的研究C4.7耀斑和C1.6耀斑探测热Fe XXIV等离子体和RHESSI和XRT观测到的等离子体之间的关系,以跟踪发射来自哪里,当它开始。虽然空间和光谱信息合并在宽缝数据,它仍然是可能的提取时,热等离子体出现使用Fe XXIV光谱图像。也可以从EIS数据中获得光谱纯的Fe XXIV光变曲线,并将其与硬X射线的光变曲线进行比较,从而全面探索热发射的演变。Fe XXIV的发射峰值正好在硬X射线光变曲线的峰值之后;与能量转移到低层大气后加热等离子体蒸发的起源一致。在RHESSI峰值温度中还发现了C4.7耀斑的峰值,该峰值发生在硬X射线峰值之前。这表明热等离子体发射的第一个峰值可能与能量释放过程直接相关。
2020-03-05 astro-ph.SR
Long-Duration Nonthermal Motions in the Supra-Arcade and Loop-Top Region During an Eruptive Solar Flare
该研究通过IRIS和SDO/AIA观测发现,X级耀斑缓变相期间弧顶上方和环顶区域存在持续的非热运动,可能源于磁重联产生的湍流,并有助于维持耀斑等离子体的高温。
2025-05-25 astro-ph.SR
Non-Equilibrium Ionization Plasma During Large Solar Limb Flare Observed by Hinode/EIS
这项关于等离子体加热的研究考虑了2017年9月10日由Hinode/EIS观测到的大太阳耀斑期间的时间依赖性电离过程。所观察到的FeXXIV / FeXXIII的比例增加下游的重联流出,它们是一致的随时间变化的电离效应在恒定的电子温度Te = 25 MK。此外,这项研究还表明,非热速度,这可能与湍流速度,沿下游的重联流出显着减少,即使考虑随时间变化的电离过程。
2021-05-31 astro-ph.SR
Flare Kernels May be Smaller than You Think: Modelling the Radiative Response of Chromospheric Plasma Adjacent to a Solar Flare
太阳耀斑的数值模型通常侧重于直接加热耀斑模型的行为,采用磁场对齐,平面平行的方法。通过对耀斑进行高空间和光谱分辨率的地面光学观测,了解这些强加热体周围等离子体的响应也是至关重要的。本文采用二维辐射转移模型,并考虑模型中原子能级布居和电子密度随时间变化的解,研究了耀斑等离子体加热柱产生的极端辐射场对邻近色球等离子体平板的影响。H $α$和Ca II 854.2 nm从我们的板合成的出射光谱显示显着的空间,时间和波长相关的变化(增强和减少)的线芯,扩展到非耀斑板由于从耀斑边界的入射横向辐射场的顺序1微米。这可能导致显着高估的直接加热耀斑内核的大小,如果使用线芯观测。然而,光场本身并不足以驱动连续谱强度的任何显著变化,因为它们形成的典型光球深度,所以连续谱源的大小不会明显增加。我们表明,线形成区域附近的耀斑边界可以向上驱动高度超过1毫米,尽管主要的热力学参数(电子密度以外)被保持水平均匀。这项工作表明,在简单的模型,这些影响是显着的,应进一步考虑在未来的耀斑建模和解释。
2022-09-07 astro-ph.SR
Flare Energy Release in the Magnetic Field Polarity Inversion Line During M1.2 Solar Flare of March 15, 2015. Paper I. Onset of Plasma Heating and Electrons Acceleration
我们介绍了对SOL 2015 -03-15 M1.2耀斑的研究,揭示了极性反转线(PIL)中剪切扭曲磁结构中的电子加速和等离子体加热。范围是使非热电子动力学和等离子体加热的高应力磁回路中的PIL相互作用的分析,通过使用X射线,微波,紫外线和光学观测。研究发现,PIL中能量释放的最可能的情形是扭曲的磁通量绳中低位(光球层以上3 μ m)磁环之间的系链切割磁重联。高能电子与最硬的光谱出现在等离子体加热到40 MK的超热温度的开始。这些电子被定位在具有大约1200 G的高平均磁场的宽度为大约0.5 μ m的薄磁通道中。在超热区域中的等离子体β小于0.01。加速电子的密度估计约为10^9 cm^-3,远小于超高温等离子体的密度。非热电子的能量密度通量估计高达3 × 10^12尔格·cm^-2·s ^-1,这比目前可用的辐射流体动力学模型要高得多。这些结果表明,需要发展新的自组成耀斑模型,再现PIL中的3D磁重联与强磁场,能量释放的空间分布,形成高能量密度的非热电子布居和超热等离子体的出现。
2018-05-15 astro-ph.SR
Relative yield of thermal and nonthermal emission during weak flares observed by STIX during September 20-25, 2021
本研究利用STIX等观测数据,分析2021年9月弱耀斑的热与非热发射产额,发现环等离子体初始参数(如密度)决定能量分配,并得到流体动力学模拟验证。
2024-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Origin of Underdense Plasma Downflows Associated with Magnetic Reconnection in Solar Flares
磁重联是一个普遍的过程,它为爆炸性能量释放事件提供动力,如太阳耀斑、地磁亚暴和一些天体物理喷流。磁重联的一个特征是在等离子体阿尔文速度附近产生快速重联流出喷流。在爆发的太阳耀斑中,向耀斑拱廊移动的暗的指状等离子体下降流通常被认为是这种重连驱动流出的主要观测证据。然而,它们的速度往往比重联理论中预期的要慢得多,这对标准耀斑模型中重联驱动的能量释放场景提出了挑战。本文提出了一个太阳耀斑的三维磁流体动力学模型。通过比较模型的预测与观察到的等离子体的下行流的功能,我们得出结论,这些黑暗的下行流是自组织的结构形成在一个湍流的界面区域下面的耀斑终止激波的流出满足耀斑拱廊,类似的超新星遗迹中形成类似的结构的现象。这个界面区域有无数的湍流、电子流和激波,对耀斑能量释放和粒子加速至关重要。
2021-11-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Super-hot (T > 30 MK) Thermal Plasma in Solar Flares
太阳提供了一个便利的邻近实验室,可用来研究粒子加速和磁化等离子体中脉冲能量释放的物理过程,这些磁化等离子体发生在整个宇宙,从行星磁层到黑洞吸积盘。太阳耀斑是太阳系中最强大的爆炸,仅在100- 1000秒内释放高达10^32-10^33尔格,将电子加速至数百MeV,将等离子体加热至数十MK。加速的电子和热等离子体各占耀斑总能量的百分之几十,表明粒子加速、等离子体加热和耀斑能量释放之间存在密切联系。拉马迪高能太阳光谱成像仪(RHESSI)以前所未有的光谱、空间和时间分辨率观测到这些过程中从~3 keV到~17 MeV的X射线发射。RHESSI观测表明,“超热”(>30 MK)等离子体温度几乎完全由强烈的GOES X级耀斑实现,并且似乎与超过~170高斯的日冕磁场强度严格相关,这表明磁场和超热等离子体加热之间存在直接联系。2002年7月23日X4.8事件的图像和光谱表明,超热等离子体在光谱和空间上都不同于通常观察到的~10-20 MK等离子体,并且位于较冷的源上方。它甚至在前脉冲阶段也以高密度存在,这是由日冕非热发射主导的,具有可忽略的足迹,这表明,而不是色球蒸发的传统图片,超热等离子体的起源可能是在耀斑环上方的重连区域中加速的环境物质的压缩和随后的热化,这是一个物理上合理的过程,目前的仪器无法探测到,但未来的望远镜可能可以观测到。
2011-05-12 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
RHESSI Line and Continuum Observations of Super-hot Flare Plasma
我们使用RHESSI高分辨率成像和光谱观测从~5至100千电子伏的热热等离子体在2002年7月23日X4.8耀斑的特点。这些急剧下降的热X射线连续谱的测量结果与整个耀斑中两个不同的等温分量非常吻合:一个是超热(T > 30 MK)分量,峰值约为44 MK,另一个是低海拔热(T < 25 MK)分量,其温度和发射测量结果与GOES测量结果密切相关。这两个组成部分似乎是空间上不同的,它们的演变表明,超热等离子体起源于日冕,而GOES等离子体的色球蒸发的结果。在整个耀斑过程中,在~6.7和~8 keV处测量的Fe和Fe-Ni激发线复合物的通量和比率显示出与超热连续谱温度的密切关系。在前脉冲阶段,当日冕的热和非热连续光谱和空间重叠,我们使用这种关系来获得限制的热和非热发射。
2011-05-13 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Statistical Properties of Super-hot Solar Flares
我们使用RHESSI高分辨率成像和光谱观测从~6到100 keV,以确定测量参数(温度,发射测量等)之间的统计关系。在37个强烈的(GOES M级和X级)太阳耀斑中的高温等离子体。RHESSI数据对最热的耀斑等离子体最敏感,揭示了最高达到的温度和耀斑GOES级之间的强相关性,因此几乎只有X级事件才能达到>30 MK的“超热”温度;观察到的相关性与GOES导出的温度以及以前的研究有很大不同。一个几乎无处不在的关联与高排放措施,电子密度,和瞬时热能表明,超热等离子体是从物理上不同于较冷的,~10-20 MK GOES等离子体,他们需要更大的能量输入在耀斑。高的热能密度表明,超热耀斑需要强的日冕磁场,超过~100 G,并且在超热区域,等离子体β和体积填充因子f都不能远小于1。
2014-01-09 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Role of Energy Diffusion in the Deposition of Energetic Electron Energy in Solar and Stellar Flares
在太阳耀斑期间,释放的磁能的很大一部分由高能电子携带,这些电子在太阳的大气层中转移和储存能量。电子输运通常由冷厚靶模型(CTTM)近似,假设电子能量远大于环境等离子体的温度,并且电子能量演化被建模为系统损失。利用电子的动力学模型,我们重新评估耀斑能量的传输和沉积。使用一个完整的碰撞暖目标模型(WTM),我们占电子热化和周围的日冕等离子体的属性,如它的数密度,温度和空间范围。我们表明,在低层大气中的非热电子能量的沉积是高度依赖于耀斑日冕等离子体的属性。一般来说,热化和降低的WTM能量损失率导致转移到色球层的非热能的增加,以及非热能在更大深度的沉积。模拟表明,能量最初通过高能非热电子沉积在低层大气中,然后通过较低能量的非热电子沉积在低层大气中,这些电子在日冕中部分或完全热化,时间尺度为几秒钟,这在以前的研究中未得到解释。这种延迟加热可以作为一个诊断的注入非热电子分布和日冕等离子体,约束耀斑能量至关重要。
2019-06-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Transient Inverse-FIP Plasma Composition Evolution within a Confined Solar Flare
了解太阳日冕中元素丰度的变化,可以深入了解物质和能量如何从色球层流入日光层。观测到的变化取决于太阳大气层主要元素的第一电离势(FIP)。高FIP元素(>10 eV)维持日冕中光球层的丰度,而低FIP元素的丰度增加。相反,反FIP(IFIP)是指高FIP元素的增强或低FIP元素的耗尽。我们使用空间分辨的光谱观测,特别是Ar XIV/Ca XIV强度比,从日出的极紫外成像光谱仪调查的分布和演化的等离子体成分在两个封闭的耀斑在一个新出现的,高度剪切的活动区域。在第一次耀斑的衰减阶段,耀斑带上的斑块从FIP效应演化为IFIP效应,而耀斑环顶则表现出较强的FIP效应。然后,斑块和环的组成朝着耀斑前的基础状态发展。我们提出了一个解释如何耀斑在股的高度剪切新兴磁场可以导致耀斑调制IFIP等离子体组成的合并的阴影是由耀斑带状交叉。次表面之间的重新连接的聚结的阴影导致的低FIP元素的枯竭,作为一个结果,从下面增加的波通量。当耀斑带穿过本影时,这种物质就蒸发了。我们的结果与用于产生IFIP偏置等离子体的有质动力分馏模型(Laming 2015)一致。
2019-02-19 astro-ph.SR
Energy budget of plasma motions, heating, and electron acceleration in a three-loop solar flare
在太阳耀斑中迅速释放的非位磁能被转换成其他形式的能量。这可能包括耀斑加速粒子的非热能、加热的耀斑等离子体的热能以及喷发、喷流、向上/向下流动和随机(湍流)等离子体运动的动能。控制这些组分之间释放能量分配的过程或参数是一个悬而未决的问题。这些成分如何分布在不同的耀斑环之间,以及是什么控制着这些空间分布也不清楚。本文基于多波长数据和三维建模,对观测良好的C1.5级太阳耀斑SOL 2014 -02- 16 T064620中的能量划分和空间分布进行了量化。该耀斑的非热辐射表现为持续约20 s的简单脉冲单尖峰光变曲线。相比之下,热辐射表现出至少三个不同的加热事件,其中只有一个是与非热组件。耀斑伴随着上升和下降的气流和相当大的湍流速度。我们的分析结果表明:(i)耀斑发生在一个至少包含三个不同通量管的多环系统中;(ii)释放的磁能在这些环中的热分量和非热分量之间不均匀地分配;(iii)这三个耀斑环中只有一个含有能量上重要的非热电子量,而另外两个环仍然是热的;(iv)直接等离子体加热的量和非热电子损失的量是相当的;(v)耀斑足点的动能与热能和非热能相比只占很小的一部分。
2021-04-01 astro-ph.SR
Sub-surface Plasma Flows and the Flare Productivity of Solar Active Regions
太阳耀斑、日冕物质抛射(CME)等高能事件导致的极端空间天气条件要求可靠的空间天气预报。磁通量管在上升通过对流区时被湍流等离子体流扭曲,从而激励系统并导致耀斑。本文研究了耀斑活动区次表层等离子体流与其表面磁通量和电流螺旋度之间的关系。使用全球振荡网络组(GONG)多普勒速度测量的活动区补丁的环形图分析得出的近地表水平速度被用来计算流体动力学的描述符,如垂直散度,涡度和动力螺旋度在这项工作中使用。耀斑活动区具有较大的垂直涡度和动力螺旋度。此外,水平流散度,涡度,通量,动力和电流螺旋度被观察到显着相关,并与彼此同相演变。我们观察到,耀斑前一天观测到的上述流动和磁性参数的积分值与活动区的积分耀斑强度显著相关。因此,我们表明,强涡度/动力学螺旋度导致更大的活动区扭曲,大概产生高强度耀斑。
2022-10-18 astro-ph.SR
Plasma heating in solar microflares: statistics and analysis
在本文中,我们提出的481个弱太阳耀斑,从A0.01到B \textit{GOES}类,在2009年4月至7月的太阳活动极低期间观察到的分析结果。对于所有的耀斑,我们测量的等离子体的温度在等温和两个温度的近似,并试图拟合其关系与X射线类使用指数和幂律函数。我们发现从A0.01到X级的整个温度分布不能用一个指数函数来拟合。对于A1.0以下的弱耀斑,拟合比中、大耀斑明显陡峭。幂律近似似乎是更可靠的:相应的功能被发现是在很好的协议与实验数据的微耀斑和正常耀斑。我们的研究预测,等离子体加热的证据可以发现耀斑从A0.0002 X射线类。较弱的事件大概不能加热周围的等离子体。我们还估计了所有耀斑的排放措施和113个事件的热能。
2017-06-19 astro-ph.SR
Suppression of parallel transport in turbulent magnetized plasmas and its impact on non-thermal and thermal aspects of solar flares
在太阳耀斑中,热电子和超热电子中所含能量的传输在我们理解耀斑现象的许多方面,从硬X射线发射的空间分布到全球能量学,都起着关键作用。最近的{ \em RHESSI}观测指出,存在一种机制,限制电子的耀斑环的日冕部分更有效地比库仑碰撞的动机,我们在这里考虑的影响,俯仰角散射湍流磁波动的电子在耀斑日冕环的平行运输。它示出,除了库仑碰撞散射这样的散射机制的存在下,可以显着降低平行的热传导率和电导率相对于它们的碰撞值。我们提供了说明性的表达式所产生的热电系数,涉及的热通量和电流密度的温度梯度和所施加的电场。然后,我们评估这些修改后的传输系数对耀斑日冕温度,可以达到的效果,后脉冲阶段冷却的加热日冕等离子体,和对环境加热和加速电子的能量损失率的重要性的束中和返回电流。我们还讨论了可能的方式,异常传输过程有影响所需的总能量与加速电子在太阳耀斑。
2016-03-29 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Multiwavelength observations of a giant flare on CN Leonis III. Temporal evolution of coronal properties
恒星耀斑影响从光球层到色球层和过渡区到日冕的所有大气层。在不同光谱波段同时进行观测,可以全面了解耀斑不同阶段的环境条件和物理过程。利用VLT和XMM-Newton的UVES光谱仪同时观测了活动M矮星CN Leo的一次大耀斑期间日冕等离子体的性质,分析了日冕温度和辐射测量的时间演化,并研究了耀斑期间电子密度和日冕丰度的变化。光学Fe XIII线发射跟踪较冷的静态电晕。虽然持续时间很短(指数衰减时间< 5分钟),但耀斑峰值的X射线通量超过了静止水平的100倍。整个耀斑的平均电子密度大于5 * 10^11 cm^-3。耀斑等离子体显示出铁的增强的一个因素约。2在耀斑的上升和峰值阶段。我们从耀斑上升、峰值和衰减过程中发射等离子体的演化得出耀斑结构的尺寸小于9000 km。耀斑等离子体的特征表明,耀斑起源于一个紧凑的拱廊,而不是一个单一的环。X射线和光学数据的综合结果进一步限制了不同大气层中等离子体的性质和耀斑结构的几何形状。
2010-03-22 astro-ph.SR
Two solar flares that became X-ray plasma ejections
太阳耀斑和X射线等离子体喷射(XPE)同时发生,但通常在空间上分开。我们介绍了{ \sl Yohkoh}在2001年10月2日(事件1)和2000年10月16日(事件2)观测到的两个异常事件,其中耀斑和XPE的特征混合在一起。即,软和硬X射线图像显示动态移动的强发射源。这两次地震都发生在广阔的活动区内,显示出复杂的多级结构,高达200毫米。这两个事件也显示出类似的四个阶段的演变:(1)环系统的快速上升,(2)其发射分布的突然变化,(3)导致大量等离子体释放的重新配置,(4)作为最终残留物的小的静态环。然而,这些事件可能是由不同的物理过程引起的:出现的磁通量加上重联(事件1)和重联加上气球不稳定性(事件2)。喷射出的等离子体的最终目的地也不同:在事件1中,覆盖的磁场停止了喷射,在事件2中,喷射使整个磁结构不稳定并形成日冕物质抛射(CME)。
2013-03-07 astro-ph.SR
Spatio-temporal energy partitioning in a non-thermally dominated two-loop solar flare
太阳耀斑表现出显着的变化的能量分配之间的热和非热的成分。那些具有显著非热成分但只有适度热成分的电子特别适合于研究非热电子对等离子体加热的直接影响。在这里,我们分析了这样一个观测良好的脉冲单尖峰非热事件,一个SOL 2013 -11- 05 T035054太阳耀斑,其中等离子体加热可以完全归因于这些脉冲加速电子的能量损失。利用X射线、微波和极紫外观测和三维模型分析了耀斑期间热分量和非热分量的能量收支演变。结果表明:(i)耀斑的几何结构符合双环结构,磁能很可能是由于这两个环之间的相互作用而释放的;(ii)释放的磁能只转化为加速电子的非热能,然后再转化为等离子体的热能;(iii)能量在这两个耀斑环中的分配相当;(iv)其中一个燃烧环保持相对稀薄但相当热,而另一个保持相对较冷但比第一个更致密。因此,这个太阳耀斑表明了一个极端的效率转换的自由磁能的非热能粒子加速和能量流到两个环路从非热到热的一个可以忽略不计的直接加热。
2020-01-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Relaxation of magnetic field relative to plasma density revealed from microwave zebra patterns associated with solar flares
一般认为,微波斑马纹(ZP)结构的发射需要高密度和高温度,这类似于一次能量释放的耀斑区的情况。因此,对ZPs的参数分析可以揭示耀斑源区的物理条件。利用中国怀柔太阳宽带射电频谱仪(SBRS/Huairou)在2.6- 3.8GHz波段观测到的9次太阳耀斑中的74个微波ZP结构,发现在耀斑过程中,等离子体密度标度高度LN与发射源磁场标度高度LB的比值呈减小趋势。耀斑极大值前LN/LB约为3-5。它在最大值之后减小到大约2。对3个典型X级耀斑的详细分析表明,耀斑过程中LN/LB的变化很可能是由于耀斑源区磁场拓扑结构的变化,LN/LB的逐步减小可能反映了耀斑能量释放时磁场相对于等离子体密度的弛豫.这一结果也可能在一定程度上制约了太阳耀斑的建模。
2012-10-09 astro-ph.SR
Effects of supra-arcade downflows interacting with the post-flare arcade
超拱廊下行流(SAD)是暗空洞下降通过等离子体以上耀斑拱廊。虽然它们通常被认为是日冕中耀斑重联的副产品,但SAD的性质仍有争议。在这里,我们研究了2013年4月11日M级耀斑最大后阶段观察到的六个不同的SAD事件。差示辐射测量分析表明,发生在耀斑极大值附近的SAD事例在5- 7 ~MK处含有增强的热等离子体成分,而发生在耀斑极大值之后的SAD事例在7- 12 ~MK处的热等离子体成分相对于周围的超拱廊等离子体表现出降低。耀斑的盘上定位使我们能够详细研究SAD与耀斑后拱圈的相互作用,其影响包括:1)在空洞尾流中拱圈上射线中周期为$\sim\,$ 160 s的横向振荡,2)1700{\displaystyle {\footpoint}增亮,其峰值相对于SAD到达拱圈顶部延迟22-46 s,3)EUV强度扰动以$\sim\,$ 400 km~s $^{-1}$的速度扩展和传播。另一方面,由于在光学薄电晕视线混乱,带状增强以下的相互作用产生的等离子体反弹的幻想在顶部的拱廊,其中的相互作用未能产生显着的等离子体加热。这些效应表明,相互作用主要产生MHD波向表面传播,这可能进一步产生准周期增亮耀斑带,从而有助于准周期耀斑的EUV渐变相位发射。
2022-11-16 astro-ph.SR
Time-Dependent Density Diagnostics of Solar Flare Plasmas Using SDO/EVE
利用太阳动力学观测站(SDO)上的极紫外光变率实验(EVE)数据,对太阳耀斑等离子体的时间分辨电子密度进行了测量。EVE光谱范围包含在10^4 - 10^7 K之间形成的发射线,包括高度电离的铁(> 10 MK)的跃迁。使用三种密度敏感的Fe XXI比率,在四次X级耀斑中发现了10 ^(11.2)-10 ^(12.1)cm ^(-3)的峰值电子密度。虽然以前在这样的高温下的密度测量是在一个耀斑事件期间只在一个点,EVE现在允许这些高温密度的时间演变,以确定在10秒的节奏。与GOES数据的比较表明,密度的时间曲线的峰值,为每一个线的比率相关以及与排放量的时间曲线的每个事件的研究。
2012-07-09 astro-ph.SR
Stochastic Electron Acceleration by Temperature Anisotropy Instabilities Under Solar Flare Plasma Conditions
使用二维粒子在细胞(PIC)等离子体模拟,我们研究电子加速温度各向异性不稳定性,假设条件典型的以上的环顶(ALT)源在太阳耀斑。我们专注于$T_{e,\perp} > T_{e,\parallel}$不稳定性的长期影响,通过在整个模拟时间内驱动各向异性增长,通过施加剪切或压缩等离子体速度($T_{e,\perp}$和$T_{e,\parallel}$是垂直和平行于磁场的温度)。由于电子磁矩守恒,这种磁性生长使$T_{e,\perp}/T_{e,\parallel}$生长,并放大了从$\sim 0.53$到$\sim 2$的比率$ω_{ce}/ω_{pe}$($ω_{ce}$和$ω_{pe}$分别是电子回旋加速器和等离子体频率)。在区域$ω_{ce}/ω_{pe}\lesssim 1.2-1.7$中,不稳定性由斜准静电(OQES)模式主导,并且加速是无效的。当$ω_{ce}/ω_{pe}$已经增长到$ω_{ce}/ω_{pe}\gtrsim 1.2-1.7$时,电子被不稳定的平行电磁z(PEMZ)模式提供的非弹性散射有效地加速。在$ω_{ce}/ω_{pe}$达到$\sim 2$后,电子能谱显示出剪切和压缩情况下不同的非热尾。在剪切的情况下,尾部类似于指数为$α_s \sim$ 2.9的幂律,加上达到$\sim 300$ keV的高能凸起。在压缩运行中,$α_s \sim$ 3.7的…
2021-12-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Three-dimensional mapping of coronal magnetic field and plasma parameters in a solar flare
Institut für Sonnenphysik (KIS)(太阳物理研究所);Center For Solar-Terrestrial Research, New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院太阳-地球关系研究中心);University College London, Mullard Space Science Laboratory(伦敦大学学院穆拉德太空科学实验室)
通过微波和X射线数据,研究日闪中磁场和等离子体参数的三维分布,揭示磁主导环境并为日闪模型提供约束。
2026-03-05 astro-ph.SR
The Evolution of Plasma Composition During a Solar Flare
我们分析了日冕元素丰度在一个小耀斑使用Hinode/EIS观测。与耀斑前的元素丰度相比,我们观察到日冕中Ca XIV 193.84 eV的丰度大幅增加,这是一条具有低第一电离电位(FIP < 10 eV)的发射线,由耀斑期间的Ca/Ar比率量化。这与使用Si X 258.38 Ω/S X 264.23 Ω观察到的不变丰度比形成对比。我们提出了两种不同的机制来解释不同的组合物的结果。首先,小耀斑引起的加热可能电离了S,但没有电离惰性气体Ar,因此耀斑驱动的阿尔芬波通过作用于离子的有质动力将Si,S和Ca串联起来。其次,耀斑位于两个黑子之间的强磁场中,这可能表明分馏发生在低色球层,那里的背景气体是中性H。在该区域中,高FIP S可以表现得更像低FIP而不是高FIP元件。提出的物理解释产生了新的见解耀斑期间太阳大气中等离子体丰度的演变,并建议必须更新当前的模型,以反映动态而不仅仅是静态的情况。
2021-02-19 astro-ph.SR
Plasma heating in the very early phase of solar flares
本文分析了2002年9月20日RHESSI和GOES卫星观测到的M1.8 GOES级太阳耀斑的软、硬X射线辐射。在这个耀斑事件中,软X射线发射之前的主要散装硬X射线发射的发病约5分钟。这表明,一个额外的加热机制可能是在工作中的早期开始的耀斑。然而,RHESSI光谱表明,非热电子的存在下,也在脉冲阶段。因此,我们假设电子束驱动蒸发是太阳耀斑上升阶段的主要能量传输机制。我们使用非热电子束来自RHESSI光谱作为热源的流体动力学模型的分析耀斑。我们发现,非热电子束提供的能量足以将耀斑环加热到它发出的软X射线严格遵循GOES 1-8 A光变曲线的温度。我们还分析了非热电子数、低能截止、电子谱指数以及这些参数随时间的变化。
2009-10-05 astro-ph.SR
Radiative Magnetohydrodynamic Simulation of the Confined Eruption of a Magnetic Flux Rope: Magnetic Structure and Plasma Thermodynamics
人们普遍认为,磁通量绳是太阳爆发的关键结构;然而,它们可观测到的对应物还不清楚。我们研究了一个耀斑相关的磁通绳喷发在一个全面的辐射磁流体动力学模拟耀斑生产活动区,特别是专注于在喷发等离子体的热力学性质和它们的关系的磁通量绳。预先存在的通量绳,携带着冷而致密的等离子体,在喷发开始前准静态地上升。在此阶段,磁通绳在极紫外(EUV)发射中没有显示出明显的特征。耀斑爆发后,在爆发的通量绳周围产生一个薄的“电流壳”。此外,在磁绳下方形成了一个电流片,两组磁弧在此重新连接并形成一组耀斑后回路。等离子体内的“电流壳”,电流片,和耀斑后的环路被加热到10 MK以上。耀斑后的环产生了丰富的软X射线辐射。同时,磁通绳中的大部分等离子体被加热到大约1 MK,并且磁通绳的主体在较冷的EUV通带(例如AIA 171 μ π ι ~通道)中表现为明亮的拱形。
2022-06-28 astro-ph.SR
Interrogating Solar Flare Loop Models with IRIS Observations 2: Plasma Properties, Energy Transport, and Future Directions
在太阳耀斑期间,大量的磁能被释放出来,并通过太阳的大气层进入日光层。尽管经过一个多世纪的研究,围绕太阳耀斑的许多未解决的问题仍然存在。其中包括太阳等离子体如何对耀斑能量沉积作出反应,以及将能量从日冕释放点通过过渡区和色球层传输的重要物理过程是什么?解决这些问题需要先进的数值模拟和高空间、时间和光谱分辨率观测的配合.耀斑是一种三维现象,三维模拟NLTE耀斑色球层并进行三维模型的参数研究在很大程度上与我们目前的计算能力不符。相反,我们依靠最先进的1D场对准模拟来研究控制耀斑的物理过程。在过去的十年中,来自界面区成像光谱仪(IRIS)的数据提供了至关重要的观测结果,我们可以批判性地询问这些耀斑环模型的预测。在本文中,我讨论了前向模拟耀斑如何帮助我们理解IRIS的观测结果,以及IRIS如何揭示我们的模型在哪里做得很好,我们可能错过了重要的过程,特别关注等离子体特性,能量传输机制和耀斑建模的未来方向。
2022-12-12 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar Flare Composition and Thermodynamics from RESIK X-ray Spectra
以前对太阳耀斑中Si、S、Cl、Ar和K丰度的估计是根据CORONAS-F航天器上的RESIK X射线晶体光谱仪进行的,是在假设等温X射线发射的基础上进行的。我们研究了这些估计的影响,通过放松这一假设,而不是确定差分发射措施(DEM)或热结构的发射等离子体重新分析的RESIK数据的GOES类M1.0耀斑2002年11月14日(SOL 2002 -11- 14 T22:26),有很好的数据覆盖。分析方法使用最大似然(Withbroe-Sylwester)例程用于评估DEM。在第一步中,这里称为AbuOpt,发现Si,S,Ar和K的丰度的优化集合与所观察到的光谱一致。丰度优化导致耀斑等离子体中硅和硫的丰度修正:$A({\rm S}) = 6.94 \pm 0.06$和$A({\rm Si}) = 7.56 \pm 0.08$(与$A({\rm H}) = 12$在对数尺度上)。以前确定的丰度的Ar,K和Cl从等温假设仍然是首选的值。在耀斑的最大相位期间,发射X射线的等离子体基本上具有双温结构,较冷的等离子体具有近似恒定的温度(3- 6 ~MK),较热的等离子体具有温度$16-21$ ~MK。利用RHESSI硬X射线航天器的成像数据,推导了热等离子体的发射体积,并由此给出了等离子体的电子密度$N_e$和热含量的下限。
2014-04-24 astro-ph.SR
Thermal Properties of Current Sheet Plasmas in Solar Flares
本文利用SDO/AIA的EUV观测和DEM分析研究太阳耀斑电流片等离子体的热性质,发现其通常呈等温且温度不随高度变化,峰值约logT=7.0–7.1,表明耀斑重联形成了宏观上稳定均匀的片状结构。
2024-07-01 astro-ph.SR
On the Nature of Candle-Flame-Shaped Solar Flares and Sub-Alfvénic Supra-Arcade Plasma Downflows
New Jersey Institute of Technology(新泽西理工学院);Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian(哈佛-史密森尼天体物理中心);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
本文通过三维磁流体动力学模型研究了烛火焰状日冕暴中磁拓扑变化与等离子体下行流速度的关系,揭示了Y点与可见尖端不一致以及下行流速度低估的问题。
2026-06-03 astro-ph.SR
X6.9-class Flare Induced Vertical Kink Oscillations in a Large-Scale Plasma Curtain as Observed by SDO/AIA
我们提出了罕见的观测证据,垂直扭结振荡的层流和扩散的大规模等离子体幕所观察到的大气成像组件(AIA)上的太阳动力学天文台(SDO)。2011年8月9日在活动区11263发生的X6.9级耀斑引发了一个全球性的大尺度扰动,该扰动在等离子体幕上方的一个狭窄通道中传播,并产生了一个低密度区域,在观测图像数据中表现为变暗。这种大规模的传播扰动作为一个非周期性的驱动器,与等离子体幕的顶部不对称和倾斜的相互作用,并触发观察到的振荡。在幕的深层,我们发现了两个周期(795 s和530 s)的垂直扭折振荡的证据。由于日冕变暗而导致密度不均匀的磁幕表面上,还观察到非衰减垂直振荡(周期$\approx$ 763-896 s)。我们推断,全球大尺度扰动触发的垂直扭结振荡在更深的层,以及在大尺度等离子体幕的表面上。激发波的性质强烈地依赖于局部等离子体和磁场条件。
2013-10-03 astro-ph.SR
Dynamics of plasma heating and energy distributions of accelerated electrons during solar flares based on X-ray and ultraviolet emission
本论文的目的是通过重建加速/加热电子的能量分布来研究太阳耀斑的性质,基于EUV和X射线观测的耀斑等离子体诊断,以及在“标准”耀斑模型中估计热平衡。X射线数据来自Ramaty高能太阳光谱成像仪和俄罗斯太阳观测台KORONAS-F(IRIS实验)。太阳动力学观测/大气成像组件(SDO/AIA)提供的EUV数据。在第一章中,提出了一种新的技术,它允许在第一次确定的光子谱的基础上KORONAS-F/IRIS的观测,然后使用随机搜索方法和Tikhonov正则化方法重建的发射电子的能谱。在第二章中,介绍了同时拟合模型差分发射测量函数(DEM)RHESSI和SDO/AIA数据的技术,它允许推断电子分布的X射线和EUV观测。所提出的方法允许重建加速/加热电子的光谱和耀斑等离子体的基本参数,如温度,发射测量,总电子数密度,和耀斑能量。此外,还开发和应用了适合于DEM分析和耀斑平均电子通量谱的解析函数,以及以差分发射测度形式表示的卡帕分布。第三章考虑了在“标准”耀斑模型下不同耀斑区日冕环的热平衡和硬X射线发射。本论文基于以下论文:Motorina等人,TePh,2012,Motorina & Kontar,Ge&Ae,2015,Battaglia et al.,ApJ,2015,Motorina等人,TePh,2016,Tsap等人,Ge&Ae,2016.
2017-10-29 astro-ph.SR
X-ray Super-Flares From Pre-Main Sequence Stars: Flare Modeling
Getman等人(2021年)报告了在$Chandra$ MYStIX和SFiNC巡天中发现的主序前(PMS)恒星的$>1000$ X射线超级耀斑的发现、能量学、频率和对周围环境的影响,其X射线能量为$E_X \sim 10^{34}-10^{38}$ ~erg。在这里,我们进行详细的等离子体演化建模的$55$明亮的MYStIX/SFiNC超耀斑从这些事件。它们构成了以统一方式分析的最强大的恒星耀斑的大样本。它们与已发表的来自猎户座星云团年轻恒星、较老的活跃恒星和太阳的X射线超级耀斑进行了比较。出现了若干结果。首先,PMS X射线超级耀斑的性质是独立的存在或不存在的原行星盘推断从红外测光,支持太阳型模型的PMS耀斑磁环与两个脚点锚定在恒星表面。其次,大多数PMS超级耀斑类似于与日冕物质抛射相关的太阳长持续事件(LDE)。缓慢上升的PMS超级耀斑是一个有趣的例外。第三,超级耀斑峰值发射测量和等离子体温度与恒星质量的强相关性类似于由许多较小耀斑组成的PMS X射线发射的相关性。第四,环几何的一个新的相关性与恒星质量有关;更大质量的恒星似乎有更厚的耀斑环。最后,在PMS超级耀斑中,各种太阳-恒星磁性元素的X射线光度和磁通量之间长期存在的关系的斜率似乎比太阳事件更陡。
2021-07-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Properties of chromospheric evaporation and plasma dynamics of a solar flare from IRIS observations
太阳耀斑色球热等离子体动力学是理解耀斑能量释放和粒子加速机制的关键。2014年6月12日的中等M1.0级耀斑(SOL 2014 -06- 12 T21:12)同时被NASA的界面区域成像光谱仪(IRIS),其他航天器和BBSO的新太阳望远镜(NST)观测到。本文介绍了我们的调查的第一部分集中在IRIS数据的分析。对IRIS不同谱线的观测资料进行分析,发现耀斑前色球物质中存在一个速度约为100 km/s的强红移喷流。强的非热发射的C II k 1334.5 A线,形成于色球-日冕过渡区,在脉冲阶段的开始时,在几个小的(与~1 arcsec的大小)点观察。还发现C Ⅱ k线在脉冲相之前、期间和之后都发生了跨越耀斑区的红移。Fe XXI 1354.1 A谱线中的热(1.1 MK)等离子体的积分发射峰在较低温度C II k的积分发射峰之后约5分钟被检测到。一个强大的蓝移的Fe XXI线在整个耀斑区域对应的热色球等离子体的蒸发流的速度为50公里/秒。对拉马迪高能太阳光谱成像仪(RHESSI)数据的进一步分析支持这样一种观点,即IRIS观测到的上色球层动态具有“温和”蒸发的特征,这是由加速电子和耀斑能量释放点的热通量加热太阳色球层驱动的。
2015-04-09 astro-ph.SR
Hinode EIS Observations of Plasma Composition Evolution and Radiative Cooling of Solar Flare Loops
INAF Osservatorio Astronomico di Roma(罗马天文台);NASA Goddard Space Flight Center(NASA戈达德太空飞行中心);Universities Space Research Association(大学空间研究协会);Mullard Space Science Laboratory, University College London(伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室);Northumbria University(诺森比亚大学);Computational Physics Inc.(计算物理公司);Dublin City University(都柏林城市大学);Dublin Institute for Advanced Studies(都柏林高等研究院);Konkoly Observatory(孔科利天文台)
Hinode EIS观测揭示太阳耀斑环中等离子体组成变化影响其辐射冷却速率,通过分析不同区域的冷却时间和FIP偏倚差异,揭示了等离子体组成演变对耀斑环动态的潜在影响。
2026-03-11 astro-ph.SR
Signatures of the impact of flare ejected plasma on the photosphere of a sunspot light-bridge
我们研究了太阳黑子光桥的性质,着重于C级耀斑中喷射出的等离子体团的影响所产生的变化。利用GREGOR红外光谱仪(GRIS)获得的15655 μ m附近的4条Fe I谱线的分光偏振光栅图、GREGOR法布里-珀罗干涉仪(GFPI)获得的Fe I 6173 μ m谱线的窄带强度图像以及高分辨率快速成像仪(HiFI)获得的G波段和Ca II H波段的宽带强度图像,观测了活动区NOAA 12544的一个黑子。所有这些仪器都位于西班牙特内里费岛泰德天文台的格里戈尔望远镜上。数据涵盖了耀斑事件之前、期间和之后的时间。该分析得到了来自太阳动力学天文台(SDO)的大气成像组件(AIA)和日震和磁成像仪(HMI)数据的补充。利用谱线反演技术反演了不同高度的大气物理参数。我们确定光球和色球增亮,加热事件,并在斯托克斯配置文件的变化与耀斑爆发和随后到达的等离子体斑点的光桥,沿活动区域循环后。测量结果表明,这些现象是由等离子体团与光桥的磁场拓扑结构的相互作用驱动的重连事件的结果。
2017-08-21 astro-ph.SR
Magnetic Reconnection During the Post-Impulsive Phase of a Long-Duration Solar Flare: Bi-Directional Outflows as a Cause of Microwave and X-ray Bursts
磁重联在为太阳耀斑提供动力、高能粒子的产生和等离子体加热方面起着至关重要的作用。然而,磁重联发生在哪里,释放的磁能如何和在哪里被传输,以及它如何被转换为其他形式仍然不清楚。在这里,我们报告了在2017年9月10日X8.2太阳耀斑的脉冲后逐渐阶段期间,在极紫外线发射和散射白光中观察到的大规模等离子体片内反复出现的双向等离子体流出。每一个双向流出起源于等离子体片从一个离散的网站,确定为一个磁重联网站。这些重联点位于耀斑拱廊顶部上方非常低的高度($< 180$ Mm,或0.26 $R_{\odot}$),距离仅为等离子体片总长度的$<3\%$,延伸到至少10 $R_{\odot}$。每次到达环顶区的向阳外流似乎与环顶区的一个以热源(10-20 MK)为主的脉冲微波和X射线爆发相一致,紧接着是位于环管区的一个非热微波爆发。我们提出重联流出将局部磁重联点释放的磁能以动能通量和/或电磁坡印亭通量的形式向外传输。指向太阳的能量通量在耀斑后的拱廊中引起粒子加速和等离子体加热,被观测为热的和非热的耀斑发射。
2020-07-23 astro-ph.SR
Plasma Heating and Energization in Hot-Onset Flare Precursor Events
IREAP, University of Maryland(马里兰大学 IREAP);Dept. of Physics, Institute for Physical Science and Technology, and the Joint Space Science Institute, University of Maryland(马里兰大学物理系、物理科学与技术研究所和联合空间科学研究所)
该研究通过磁重联模拟揭示引导场演化导致两种能量化机制,自洽解释了太阳耀斑热起始阶段先于非热辐射的现象。
2026-09-23 astro-ph.SR
Collisional relaxation of electrons in a warm plasma and accelerated nonthermal electron spectra in solar flares
本文扩展了以往对太阳耀斑中的非热电子输运的研究,包括碰撞能量扩散和快电子热化的影响,提出了一种从硬X射线谱的观测中推断出更精确的太阳耀斑中加速电子谱的分析方法。与标准冷靶模型不同,需要考虑耀斑区域的空间特性,特别是考虑源中有限体积的热等离子体的必要性,以便从源积分电子通量谱(从硬X射线观测直接获得的量)正确地获得注入的电子谱。我们表明,电子热化的效果可以是显着的,足以抵消需要引入一个{ \it特设}低能量截止注入电子光谱,以保持在非热电子注入功率在一个合理的值。相反,与从冷目标分析中推导出的注入光谱相比,推断出的注入光谱的低能量端的抑制允许从硬X射线观测中推断出太阳耀斑中注入的非热电子中的更现实的能量。
2015-07-03 astro-ph.SR
An assessment of Fe XX - Fe XXII emission lines in SDO/EVE data as diagnostics for high density solar flare plasmas using EUVE stellar observations
太阳动力学观测站的极紫外光变率实验(EVE)获得了太阳全圆盘的极紫外光(EUV)光谱,光谱分辨率为~1 A,节奏为10 s。这样的光谱分辨率通常被认为是太低的电子密度(N_e)敏感的发射线强度比的可靠测定,由于混合。然而,先前的工作已经表明,在EVE的90-60埃波长范围内,有限数量的Fe XXI特征在相对较低的耀斑密度(N_e ~ 10^11-10^12 cm^-3)下确实提供了有用的N_e诊断。在这里,我们调查,如果在EVE 90-160 A范围内的额外的高度电离的Fe线的比率可以可靠地采用作为N_e诊断。特别是,评估了这种诊断提供高N_e(~10^13 cm^-3)耀斑等离子体密度估计的潜力。我们的研究采用了X级耀斑的EVE光谱,结合极紫外探测器(EUVE)卫星对高度活跃的晚型恒星的观测,以及诊断良好的托卡马克等离子体的实验数据,两者在波长覆盖范围和光谱分辨率上都与EVE相似。在EVE数据中确定了几个电子密度值一致的比值,包括Fe XX 113.35/121.85和Fe XXII 114.41/135.79,它们作为EUVE和托卡马克结果提供的N_e诊断的可靠性是可信的。这些比值还可以用来测定太阳耀斑等离子体中高达~10^13 cm^-3的密度。
2017-02-28 astro-ph.SR
Spatially Resolved Plasma Composition Evolution in a Solar Flare -- The Effect of Reconnection Outflow
本研究利用Hinode/EIS观测分析了2017年X8.2耀斑中FIP偏差的时空演化,发现环顶维持高FIP偏差而足点呈光球丰度,揭示了重联出流下行流与色球蒸发共同作用导致丰度梯度,并证明空间分辨对避免测量稀释至关重要。
2024-09-26 astro-ph.SR
Flare Ribbon Energetics in the Early Phase of an SDO Flare
在太阳耀斑期间色球层激发的位置由延伸的极紫外带和硬X射线足迹标记。标准的解释是,这些是加热和从日冕沉淀的非热电子的韧致辐射的结果。我们使用M级耀斑SOL 2010 -08- 07 T18:24早期阶段的多波长观测来检查这张照片。我们的目标是确定的耀斑带状加热等离子体的属性,并了解到辐射和传导损失的功率输入的分区。用GOES、SDO/EVE、SDO/AIA和RHESSI等方法测量了耀斑带的温度、辐射量和差分辐射量,并推导出了近似的密度值。非热发射测量,和碰撞厚靶的能量输入到带从RHESSI使用标准方法获得。我们推导出大量的等离子体在10 MK的耀斑带中的存在,在预脉冲和早期脉冲阶段的耀斑。这个热组分的平均柱发射测量值是10^28/cm ^5的几倍,我们可以计算出它的预测传导损耗主导了它的测量辐射损耗。如果输入到热带状等离子体的功率是由于来自电晕的电子束的碰撞能量沉积,则需要约5 keV的低能量截止来平衡传导损耗,这意味着非常大的电子能量含量。与标准的碰撞厚靶电子束解释无关,如果10 MK(1 keV)带状等离子体中10^3 - 10^4个电子中有一个电子的能量超过10 keV,则可以提供观察到的非热X射线。我们推测,如果在带状等离子体中产生非热尾,则可能会出现这种情况,带状等离子体正通过其他方式加热,例如通过波或湍流。
2014-01-25 astro-ph.SR
Generation of low-frequency kinetic waves at the footpoints of pre-flare coronal loops
在这项研究中,我们讨论了低频等离子体波的激发时,可以被认为是在耀斑前状态的情况下,在较低的中色球区域的环路足点。结果表明,在已知的太阳大气半经验模型中,只有VAL(F)模型和一组特定的等离子体基本参数以及电场和磁场的振幅支持低频波不稳定性的产生。我们的研究结果表明,它是可以预测的耀斑过程中的活动区的发病,通过使用动力学阿尔芬和动力学离子声波,这是所导出的色散方程的解决方案的相互作用。VAL(F)模型允许的情况下,上述不稳定性的主要来源可能是一个子Dreicer电场和漂移等离子体运动由于空间不均匀性的存在。我们还表明,动力学阿尔芬和动力学离子声波的产生可以发生在纯库仑电导率的等离子体中,并在存在小规模的伯恩斯坦湍流。本文还讨论了在相对较低的磁场强度下,由于低阈值不稳定性的发展而激发出的小振幅动力波。
2020-10-20 astro-ph.SR
Unprecedented Fine Structure of a Solar Flare Revealed by the 1.6~m New Solar Telescope
太阳耀斑意味着磁能的突然释放,是所谓的空间天气的来源。耀斑的精细结构(500公里以下)很少被观测到,全世界只有少数仪器可以观测到。本文介绍了大熊太阳天文台(BBSO)1.6米新太阳望远镜(NST)的高分辨率观测结果。观测以前所未有的细节揭示了耀斑的过程,包括耀斑带在太阳黑子上的传播,日冕雨(由冷凝等离子体组成)沿着耀斑后的环流下,以及色球层对日冕雨影响的反应,在下降的等离子体的脚点处显示出精细的增亮。利用NST的分辨能力,我们测量的横截面宽度的耀斑带,后耀斑环和足点增亮,这通常是在80-200公里的范围内,远低于目前用于耀斑研究的仪器的分辨率。限制这样的精细结构的规模提供了一个必不可少的信息在模拟耀斑的能量传输机制,这是一个重要的问题,在太阳和等离子体物理。
2016-04-28 astro-ph.SR