Excitation and Damping of Slow Magnetosonic Waves in Flaring Hot Coronal Loops: Effects of Compressive Viscosity
SOHO/SUMER,SDO/AIA在各种EUV带通和其他仪器上观测到了日冕环中与耀斑相关的慢磁声波。慢磁声波的激发和衰减提供了有关磁环的磁性、温度和密度结构的信息。最近,人们发现,使用1.5D模型的热传导抑制和压缩粘度增加热(T>6 MK)耀斑日冕环。我们模拟的激发和耗散的慢磁声波在热日冕环与现实的磁几何形状,增强的密度,和温度(相比,背景日冕)的EUV观测使用3D MHD粘阻模型。在三维磁流体冕环模型中,首次将压缩粘滞张量沿磁场方向的影响与经典粘滞系数值和增强粘滞系数值相结合。在日冕下边界环的足点处,速度脉冲激发波。模拟结果表明,慢磁声波的激发和非线性耦合到其他波模式,如扭结和快磁声波。我们发现,从热冕环的泄漏与小的粘性耗散的影响,在较冷的(6 MK)环,和更显着的粘性耗散的影响,在较热的(10.5MK)冕环的波。我们的研究结果表明,非线性三维MHD模型需要充分考虑各种波耦合,阻尼,驻波的形成,并在热耀斑日冕环路的粘性耗散。我们的粘性三维MHD代码提供了一个新的工具,改进冠状地震。
2021-11-20 astro-ph.SR
Modeling the Excitation, Propagation and Damping of Quasi-Periodic Fast Magnetosonic Waves in Realistic Coronal Active Region Magnetic Field Structures
Catholic University of America(美国天主教大学);NASA Goddard Space Flight Center(NASA戈达德太空飞行中心);Tel Aviv University(特拉维夫大学);University of Hawaii at Mānoa(夏威夷大学马诺阿分校);Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory(洛克希德·马丁太阳与天体物理实验室)
本文基于实际观测数据,利用三维磁流体动力学模型研究准周期快磁声波的激发、传播与阻尼特性,提升日冕震学的应用效果。
2025-10-03 astro-ph.SR
Case Study of Four Homologous Large-Scale Coronal Waves Observed on 2010 April 28 and 29
2010年4月28日和29日,日地关系天文台B/极紫外成像仪在8小时内观测到4个同源的大尺度日冕波,即所谓的EIT波。所有的日冕波都来自同一个源活动区,伴随着微弱的耀斑和微弱的日冕物质抛射,并以~220-340 km s-1范围内的恒定速度向同一方向传播。这四个日冕波事件中的最后一个是最强和最快的,速度为337 +/- 31 km s-1,峰值扰动幅度为~1.24,对应于磁声马赫数~ 1.09。这四种波的磁声马赫数和速度明显相关,暗示了事件的非线性快模磁声波性质。我们还发现了磁能建立时间与速度和磁声马赫数之间的相关性。
2011-01-27 astro-ph.SR
Observations of a Flare-ignited broad Quasi-periodic Fast-propagating wave train
大尺度极紫外(EUV)波是耀斑和日冕物质抛射(CME)的伴生现象。以前的研究主要集中在EUV波与单波前,通常被认为是由CME的横向扩张驱动。利用太阳动力学天文台和日地关系天文台的高时空分辨率多角度成像观测资料,对2011年2月24日GOES M3. 5耀斑上升阶段沿太阳表面的一个由多个波前组成的宽准周期快速传播(QFP)波列进行了观测。该波列以840 +/-67 km/s的速度穿过新月形冕洞(CH),当波阵面穿过CH边界时表现出有趣的折射效应。由于CH的新月形形状,来自CH南北臂的透射波阵面开始相互接近并最终碰撞,导致碰撞部位的强度显著增强。这种增强可能暗示两个传输波列之间发生了干扰。估计的波列的磁声马赫数约为1.13,这表明所观察到的波列是一个弱激波。周期分析表明,波列的周期为$\sim$ 90秒,与伴随耀斑的周期一致。根据我们的分析结果,我们得出结论,宽QFP波列是一个大振幅快模磁声波或弱冲击驱动的一些非线性能量释放过程中伴随耀斑。
2022-04-14 astro-ph.SR
The Role of fast magnetosonic waves in the release and conversion via reconnection of energy stored by a current sheet
使用一个简单的二维,零β模型,我们探索的方式,在电流片重联释放和耗散自由磁能。我们发现,只有一小部分(3%-11%,取决于电流片的大小)的能量存储足够接近的电流片突然消散的重联过程。剩余的能量,存储在较大规模的领域,被转换为动能的快速磁声扰动传播远离重联网站,携带初始电流和产生重联相关的流量(流入和流出)。其中一些从下边界(光球层)反射并折射回X点重联点。大部分向内的波能量再次被反射回来,并继续在X点和光球之间反弹,直到它逐渐消散,经过多次凌日。因此,能量耗散过程的这一阶段是全球性的,持续的时间远远长于最初的纯局部阶段。在这个过程中,能量的一个重要部分(25%-60%)仍然作为未耗散的快速磁声波传播远离重联网站,主要是向上。这种耀斑产生的波是由重联中断的电流片中不平衡的洛伦兹力引发的,而不是像以前的一些模型所假设的那样,由耗散产生的压力引发的。取决于初始电流片的方向,波前要么是稀疏的,具有向后的流动,要么是压缩的,具有向前的流动。
2012-08-07 astro-ph.SR
Measuring X-ray anisotropy in solar flares. Prospective stereoscopic capabilities of STIX and MiSolFA
在下一个太阳活动高峰期,两个即将进行的空间X射线飞行任务,即太阳轨道飞行器上的STIX和MiSolFA,将在两个不同的位置对太阳耀斑进行立体X射线观测:STIX在0.28天文单位(近日点),倾角高达$\sim25^{\circ}$,MiSolFA在低地球轨道。这些交叉校准的探测器的综合观测将使我们能够第一次自信地推断单个耀斑的电子各向异性。我们模拟了STIX和MiSolFA的仪器效应和物理效应,包括热屏蔽、背景和太阳光球层中的X射线康普顿背散射(康普顿效应)。我们预测在下一个太阳活动高峰期可观测到的耀斑立体测量的预期数量。我们还讨论了接近各向同性耀斑各向异性的具有挑战性的情况下,有用的航天器观测角度的范围。模拟结果表明,STIX和MiSolFA将能够探测到低水平的耀斑各向异性,对于M1级或更强的耀斑,即使航天器角间距相对较小,为20-30°。这两种仪器将在下一个太阳活动高峰期直接测量大约40个M级和X级太阳耀斑的耀斑X射线各向异性。不久的将来与太阳轨道器/STIX和MiSolFA的立体观测将有助于区分竞争耀斑加速机制,并提供必要的限制碰撞和非碰撞传输过程中发生的耀斑大气中的个人太阳耀斑。
2017-08-04 astro-ph.SR
Homologous large-amplitude Nonlinear fast-mode Magnetosonic Waves Driven by Recurrent Coronal Jets
结合太阳动力学天文台和日地关系天文台的高分辨率观测资料,对一次同源极紫外(EUV)波事件进行了详细的观测分析,以研究极紫外波的驱动机制和物理性质。观测到4个同源极紫外波在大约1小时内从同一个活动区AR 11476发出,连续波之间的时间间隔为8 - 20分钟。波的波阵面呈窄弧形,沿大尺度赤道圈系统同向传播,速度为648 - 712 km/s,减速度为0.985 - 1.219 km/s ~ 2。EUV波伴随着弱耀斑、日冕喷流和射电III型爆发,其中EUV波相对于射电III型爆发和日冕喷流的开始时间分别延迟约2 - 13和4 - 9分钟。与以往的同源EUV波研究不同,本次事件中没有发现日冕物质抛射。基于观测结果和极紫外波与日冕喷流之间密切的时空关系,我们首次提出观测到的同源极紫外波是由日冕喷流驱动的大振幅非线性快模磁声波或激波,类似于管内活塞激波的产生机制。此外,我们还发现,复发喷流与喷发源区的交替通量抵消和出现以及射电III型爆发密切相关。
2018-05-31 astro-ph.SR
Measurements of electron anisotropy in solar flares using albedo with RHESSI X-ray data
在太阳耀斑中被加速的电子的角分布是理解那里发生的加速和传播机制的关键参数。然而,高能电子的各向异性仍然是一个知之甚少的量,观测研究提供了各向同性分布的证据,理论模型主要考虑强波束的情况。利用RHESSI的硬X射线数据,利用光球散射的影响,推断出发射X射线的电子的俯仰角分布。一个双向近似和正则化反演进行8个大耀斑事件,推导出电子光谱在两个向下(朝向光球)和向上(远离光球)的方向。电子光谱和电子各向异性比计算宽的能量范围从约10和高达~ 300 keV附近的耀斑的峰值。在脉冲峰值附近的时间间隔持续4,8和16秒的短周期的电子各向异性的变化已被检查。结果表明,强各向异性的证据很少,平均电子通量谱是一致的各向同性电子分布。3 σ水平的不确定性,虽然能量和事件的依赖,被发现表明,各向异性大于~ 3的各向异性分布是不一致的硬X射线数据。在能量高于150-200 keV时,不确定性更大,因此可能的电子各向异性可能更大。
2012-10-17 astro-ph.SR
Quasiperiodic Slow-Propagating EUV "Wave" Trains After the Filament Eruption
本文首次报告了M6.4级耀斑期间出现的准周期慢传播极紫外“波”列事件,发现其周期与耀斑准周期脉动一致,推测其由爆发暗条上方倾斜场线连续拉伸引起,且周期性与耀斑间歇性能量释放相关。
2025-04-29 astro-ph.SR
Investigation of quasi-periodic variations in hard X-rays of solar flares. II. Further investigation of oscillating magnetic traps
在我们最近的论文(Solar Physics 261,233)中,我们研究了在太阳耀斑的脉冲阶段硬X射线的准周期振荡。我们得出的结论是,它们是由磁陷阱的硬X射线(HXR)环顶源的体积内的磁声振荡。在本文中,我们研究了四个耀斑,显示出明确的准周期序列的HXR脉冲。我们还描述了我们的振荡磁阱的唯象模型,以表明它可以解释观察到的HXR振荡特性。主要结果如下:1.我们发现,在某些耀斑的脉冲相位之前,会出现低振幅的准周期振荡。2.我们发现,在某些耀斑中,振荡的准周期是可以改变的。我们解释这是由于振荡磁阱的长度的变化。3.在脉冲阶段期间,加速(非热)电子的能量的显著部分沉积在HXR环顶源内。4.我们的分析表明,脉冲相位的快速发展是由于加速电子的压力脉冲和磁阱振荡幅度之间的反馈。5.我们还测定了几个耀斑的HXR环顶源的电子数密度和磁场强度。这些值在$N \approx (2 -15) \times 10^{10}$ cm $^{-3}$、$B \approx (45 - 130)$高斯的限值范围内。
2011-03-16 astro-ph.SR
Observations of a Quasi-Periodic Fast Propagating Magnetosonic Wave in Multi-Wavelength and Its Interaction with Other Magnetic Structures
我们提出了一个准周期快速传播(QFP)磁声波的观测研究2012年4月23日。沿着一个具有发散几何形状的活动区开环系统观测到多个波列。波列最早在171 A观测中观测到,距离引导环系统的足点150 μ m,速度为689 km/s,然后在193 A观测中与路径上的垂直下伏环系统相互作用后出现,同时在短时间内波速迅速减速到343 km/s。分别从几何效应和导圈系统密度增加解释了相互作用引起的波列的突然减速和193 A观测中波列的出现。另一方面,用小波和傅立叶分析方法,我们发现波列与耀斑有80 s的共同周期。此外,在QFP波中还识别出了一些低频。我们认为80 s周期的产生是由于磁重联中的一些非线性过程或所谓的振荡重联机制导致的能量爆的周期性释放,而QFP波中检测到的低频可能是光球或色球中压力驱动振荡泄漏的表现,这可能是低日冕中驱动QFP波的重要源。我们的观测结果还表明,引导磁结构的性质,如磁场和密度的分布以及几何形状是至关重要的调制QFP波的传播行为。因此,QFP波可用于太阳日冕局部物理性质的远程诊断。
2013-08-12 astro-ph.SR
A Quasi-periodic propagating wave and EUV waves excited simultaneously in a solar eruption event
太阳耀斑和日冕物质抛射分别驱动了准周期快传播磁声波和极紫外波。在这封信中,我们提出了一个有趣的事件,我们发现,QFP磁声波和EUV波同时激发在一个太阳爆发事件的详细分析。这两种波现象的共存为探索它们的驱动机制提供了极好的机会。QFP波在漏斗状环路中传播,传播速度为682- 837 \speed{},寿命为2分钟。相反,EUV波,其中提出了一个更快的组件和一个更慢的组件,在一个广泛的角度范围内传播,经历反射和折射的磁性准分界线层。EUV波的较快分量以412- 1287 \speed{}的速度行进,而较慢分量以246- 390 \speed{}的速度行进。EUV波的寿命为$\sim$ 15分钟。结果表明,极紫外波的较快分量与QFP波列的第一波前是同空间的。此外,QFP波的周期约为45 $\pm$ 5秒,这在伴随的耀斑中是不存在的。所有这些结果意味着QFP波也可以被物质抛射激发,包括CME或喷流。
2018-12-24 astro-ph.SR
Properties of magnetohydrodynamic modes in compressively driven plasma turbulence
我们研究磁流体动力学(MHD)本征模式的性质,通过将MHD模拟的数据分解成线性MHD模式-即Alfven,慢磁声和快磁声模式。我们用螺线管和压缩驱动的混合物驱动湍流,同时改变阿尔芬马赫数(MA)、等离子体β和从亚音速到跨音速的音速马赫数。我们发现,模式混合中的快,慢模式的比例增加,增加压缩力。磁声模式的这一比例也可以成为模式混合中的主要部分。利用结构函数分析了模式的各向异性。Alfven模各向异性与Goldreich-Sridhar理论一致。当我们从低到高MA时,我们发现从弱到强的Alfvenic湍流的过渡。慢速模式属性类似于Alfven模式。另一方面,各向同性性质的快模式的情况下,其中快模式是一个显着的分数的模式混合验证。快模行为在从低MA到高MA的过程中没有表现出任何转变。我们发现有迹象表明,有一些不同的模式之间的相互作用和主导模式的属性可以影响较弱的模式的属性。这项工作确定的条件下,磁声模式可以是一个主要部分的湍流天体物理等离子体,包括制度的弱湍流。讨论了宇宙线输运和磁重联的重要天体物理意义。
2020-05-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Fast Radio Bursts from Monster Shocks and Flares of Inspiraling Binary Neutron Stars: A Kinetic Model for Double Pulsar
Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences(捷克科学院天文研究所);University of Potsdam(波茨坦大学);Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步加速器);Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)(马克斯·普朗克引力物理学研究所(爱因斯坦研究所));Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、天体物理学与行星学研究所)
该研究提出双中子星并合的三维粒子模拟动力学模型,发现轨道运动产生的快磁声波是相干射电辐射的来源,为快速射电暴的产生提供了新的驱动机制。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Dynamical Behavior of Reconnection-driven Termination Shocks in Solar Flares: Magnetohydrodynamic Simulations
在爆发性太阳耀斑中,高速重联流出流与闭合的致密耀斑环碰撞形成的终止激波(TS)被认为是等离子体加热和粒子加速的可能候选者之一。本文利用电阻磁流体动力学模拟方法研究了典型Kopp-Eklan耀斑中TS的形成和演化,详细分析了TS的动力学特征和激波强度的时空变化。本研究的重点是快速重联阶段时,等离子体团的形成和产生小尺度结构内的耀斑电流片。研究发现,一旦向下的外流与闭合磁环碰撞成为超磁声,TS就会出现,并立即变得高度动态。TS的形态可以是平坦的、倾斜的或弯曲的,这取决于流出物/等离子体团与环顶区域中的高动态等离子体之间的详细相互作用。当等离子体团穿过时,TS变得更弱,甚至可能被发育良好的等离子体团破坏,然后在等离子体团上方重建。我们还对沿激波前沿和穿过激波前沿的重要物理量进行了详细的统计分析。TS前沿的密度和温度比范围为1至3,压力比通常具有高达10的较大值。我们发现,弱的引导场并不强烈影响的马赫数和压缩比,和TS长度变得稍微大的情况下,热传导。
2018-12-04 astro-ph.SR
Scattering polarization in solar flares
关于在太阳耀斑中观测到的某些色球谱线的高度线性偏振的起源,甚至其存在与否,一直存在着争论。这些测量的标准解释是在由非热质子和/或电子束引起的碰撞极化方面。在这项工作中,我们研究了由于辐射各向异性在耀斑带的非均匀介质中的共振线偏振的可能作用。我们考虑一个简单的二维模型的耀斑色球,我们解决自洽的非LTE问题,考虑到共振散射极化和汉勒效应的作用。我们的计算表明,水平等离子体的不均匀性在边界的耀斑带可以导致显着的辐射各向异性的线形成区域,因此,到一个分数的线性偏振的出射辐射的百分之几的顺序。忽略撞击偏振的影响,我们的模型可以为解决一些常见的观测结果提供线索,即:(1)为什么高度偏振主要出现在耀斑带的边缘;(2)为什么在耀斑的渐变阶段也可以观察到偏振;(3)为什么偏振主要是径向或切向的。我们的结论是,辐射传输的现实的多维模型的太阳耀斑需要被认为是一个重要的成分,了解所观察到的谱线偏振。
2013-10-11 astro-ph.SR
Characterization of Turbulent Fluctuations in the Sub-Alfvenic Solar Wind
本文将新模态分解分析应用于 PSP 观测的亚阿尔芬尼太阳风,识别并表征了多种 MHD 湍流模态及其相位与各向异性特征,证明该方法是揭示湍流基本结构的有效工具。
2024-03-21 astro-ph.SR physics.space-ph
Anisotropic Turbulent Flows Observed in Above the Loop-top Regions During Solar Flares
本文利用正视视角窄带EUV图像和流动追踪算法,首次定量揭示太阳耀斑ALT区域湍流的各向异性及其高度分布,支持Rayleigh-Taylor型不稳定性机制。
2025-03-18 astro-ph.SR
Heating of Heavy Ions in Low-beta Compressible Turbulence
在与耀斑相关的太阳高能粒子(SEP)事件中,小离子(如$^3$ He和重离子)的增强一直是太阳物理学的主要难题之一。在这项工作中,我们使用3D混合模拟(动力质子和流体电子)调查粒子的湍流低β环境类似于太阳耀斑。结果表明,在这种制度下,注入的大振幅Alfvén波发展成可压缩的和各向异性的湍流,有效地加热不同种类的热离子。我们发现重离子的温度升高与荷质比成反比,这与脉冲SEP事件的观测结果是一致的。进一步的分析表明,离子是通过与质子惯性尺度附近近似垂直的磁声波相互作用而获得能量的。
2019-09-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
On the Seismicity of September 7, 2011 X1.8-class Flare
我们提出了我们的初步分析结果的声学活跃的X级耀斑2011年9月7日。我们报告了两个声源通过声全息检测和验证发现一个脊的时间-距离图。我们比较了从时间-距离和声全息提取的方向信息,在这种情况下显示出良好的一致性。我们报告的波前的振幅是最大的方向在于通过强磁场和太阳黑子,这表明吸收的声波功率的磁场可以排除在这种情况下作为一个波各向异性机制。
2013-04-21 astro-ph.SR
Double Power-law Electron Spectra in Solar Flares Due to Temperature Anisotropy Instabilities
本研究利用二维PIC模拟表明,ALT区域电子温度各向异性激发的OQES或PEMZ模式可形成不同拐折形态的双幂律非热能谱。
2025-09-30 astro-ph.HE astro-ph.SR
Microphysically modified magnetosonic modes in collisionless, high-$β$ plasmas
本文通过混合动力学模拟和解析理论,研究了高$β$无碰撞等离子体中NP模式和快磁声波的非线性行为,发现它们会激发镜像和火管等微观不稳定性,进而通过粒子散射影响波衰减和激波形成,为低碰撞等离子体湍流理论奠定基础。
2023-04-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Evidence for the Wave Nature of an Extreme Ultraviolet Wave Observed by the Atmospheric Imaging Assembly Onboard the Solar Dynamics Observatory
极紫外(EUV)波已经被发现了大约15年。然而,关于它们的物理性质和起源仍然存在重大争议。在本文中,我们报告了一个伴随着X1.9耀斑和部分晕日冕物质抛射的极紫外波。利用高时间和空间分辨率的观测所采取的{ \em太阳动力学天文台}和日地关系天文台,我们能够调查的详细运动学的EUV波。我们发现了几个支持快模波的论点:(1)EUV波的速度(570 km/s)高于宁静日冕的声速。(2)发现EUV波在其传播期间显著减速(-130 m/s2)。(3)极紫外波在其传播路径上产生了环和暗条的振荡,并探测到极冕洞的反射波。(4)当极紫外光波通过两个日冕亮点时,观测到折射或反射效应。(5)当波前开始变得漫反射时,波前后面的变暗区域停止扩展。(6)波前的轮廓表现出色散的性质,和磁声马赫数的EUV波从最高强度跳导出约为1.4。另外,三角测量表明EUV波在光球上方约60-100 μ m的高度范围内传播。我们认为,观测到的极紫外波应该是一个非线性快模磁声波,在日冕中自由传播后,它是由CME扩张的侧翼在初始阶段驱动。
2012-09-12 astro-ph.SR
Local re-acceleration and a modified thick target model of solar flare electrons
太阳硬X射线爆发的碰撞厚靶模型(CTTM)已成为耀斑脉冲相能量输运和辐射的几乎“标准模型”。然而,根据最近的数据,它面临着各种问题,特别是它涉及的高电子束密度和各向异性。{We考虑在注入之后,如何通过在整个HXR源本身中局部再加速快电子来增加每个电子的光子产率,并因此降低快电子束强度要求。{We参数化地示出,如果由于例如波或局部电流片电场(${\cal E}$)引起的净再加速率是碰撞损失率、电子寿命的显著部分,则每电子的净辐射HXR输出可以显著增加超过CTTM值。在这种局部再加速厚靶模型(LRTTM)的快速电子数的要求和各向异性,从而减少。一个具体的可能的情况下,涉及这样的再加速进行了讨论,即,在一个随机应力磁回路的电流片级联(CSC)。结合MHD和测试粒子模拟表明,CSC中的局部${\cal E}$场可以有效地加速日冕中的电子,并在注入色球层后重新加速它们。在这种HXR源情景中,脉冲足点发射的快速同步和可变性仍然可以发生,因为初级电子加速是在高阿尔文速度日冕中,在色球CSC中快速再加速。这也与HXR特征中的能量依赖飞行时间延迟一致。
2009-10-13 astro-ph.SR
Coronal Quasi-periodic Fast-mode Propagating Wave Trains
日冕中的QFP波列在过去的十年中得到了广泛的研究,这要归功于SDO/AIA所进行的全圆盘、高时空分辨率和宽温度覆盖的观测。在AIA观测中,QFP波列被认为是由多个相干的和同心的波前连续发出的伴随耀斑的震中附近,他们向外传播,无论是沿着或通过日冕环的快模式磁音速从几百到超过2000公里/秒,其周期是在几十秒到几分钟的范围内。根据QFP波列性质的不同,QFP波列可分为窄波列和宽波列两类。对于大多数QFP波列,它们的某些周期与伴随耀斑的准周期脉动(QPP)的周期相似,表明它们可能是同一物理过程的不同表现。目前,QFP波列的产生机制主要包括两类:与磁重联相关的脉冲能量激发机制和与脉冲产生的宽带扰动色散演化相关的色散演化机制。此外,某些QFP波列的产生可能是由低层大气中3分钟和5分钟振荡的泄漏驱动的。QFP波列作为SDO的新发现之一,为日冕地震学探测日冕参数提供了新的工具,对诊断QPP的产生、耀斑过程(包括能量释放和粒子加速)也有重要意义。本文旨在总结极紫外观测中空间分辨QFP波列的主要观测和理论结果,并简要阐述一些值得进一步研究的问题。
2021-12-30 astro-ph.SR
Probing solar flare accelerated electron distributions with prospective X-ray polarimetry missions
太阳耀斑的电子加速是一个非常有效的过程,但加速的方法没有很好的约束。两个基本的诊断:电子各向异性(速度角的指导磁场)和高能量截止(最高能量的电子产生的加速条件:机制,空间范围,时间),是重要的数量,可以帮助限制电子加速在太阳,但都是很差的确定。在这里,使用电子和X射线运输模拟,占碰撞和非碰撞运输过程,如湍流散射,和X射线散射,我们表明,X射线偏振可以用来约束加速电子分布的各向异性和最具活力的加速电子在一起。此外,我们表明,未来的任务,例如立方体卫星任务没有成像信息,可以使用这样的模拟一起来确定这些参数。我们的结论是,一个更全面的了解耀斑加速过程将来自任务能够X射线通量和偏振光谱测量在一起。虽然成像偏振是非常需要的,我们证明,光谱偏振仪没有成像也可以提供强有力的约束电子各向异性和高能量截止。
2020-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Solar Flare Measurements with STIX and MiSolFA
太阳耀斑是太阳系中最强大的事件,也是最明亮的X射线源,通常与到达地球的粒子发射有关,并引起地磁风暴,给通讯、飞机甚至停电带来问题。由加速电子发射的X射线是观测太阳耀斑现象最直接的探针。微型太阳耀斑装置(MiSolFA)是一种紧凑型X射线探测器,它将解决太阳耀斑建模中的两个最大问题。动态范围的限制,防止同时光谱与一个单一的仪器的所有X射线发射区域的耀斑。此外,到目前为止,大多数X射线观测结果与通常用于太阳耀斑的模型所预测的高各向异性不一致。与欧空局太阳轨道飞行器任务的STIX仪器同时运行,在下一个太阳活动高峰期(2020年),它们将有独特的机会从两个不同的方向观察同一耀斑:太阳轨道飞行器非常接近太阳,具有显著的轨道倾角; MiSolFA位于近地轨道。为了解决交叉校准问题,MiSolFA将采用与STIX相同的光子探测器,首次精确量化X射线发射的各向异性。通过为两个探测器中的一个选择其足点(色球层最亮的X射线源)被太阳边缘遮蔽的耀斑,另一个将能够研究微弱得多的日冕发射,首次获得对所有感兴趣区域的同时观测。MiSolFA将在一颗非常小的卫星上运行,有几次发射机会,并将依靠莫尔成像技术。
2014-11-04 astro-ph.IM astro-ph.SR
Electron Energy Spectra and e-e Bremsstrahlung from Anisotropic Electron Distributions in Extreme Solar Flares
利用RHESSI观测数据,利用HXR和γ能谱研究了两次强太阳耀斑SOL 2003 -10- 28 T 11:06:16(GOES class X17.2)和SOL 2002 -07- 23 T 00:18:16(X4.8)的电子能谱。电子-电子(e-e)韧致辐射在能量高于500 keV时对X射线通量有显著贡献。在X射线通量计算中,考虑了不同的电子俯仰角分布:准横向和准纵向。结果表明,在准纵向各向异性和硬幂律电子能谱的情况下,硬X射线谱中的断裂发生在能量$ε\approx100$ keV上,光子谱指数差为$Δγ\ge 1$。利用2003年10月28日和2002年7月23日两次极端太阳耀斑的RHESSI资料,推导了非热电子能谱参数。在考虑了电子-电子韧致辐射后,厚靶模型中得到的非热电子能谱可用谱指数为$δ\approx 5$的幂律函数拟合。对于2002年7月23日的耀斑,有一个明显的不对称性对南部的脚点,从能量超过100千电子伏。在100 keV以上的能量的HXR源的分离可能与相对论电子输运在耀斑环的功能。
2020-12-14 astro-ph.SR
Limits on Alpha Particle Temperature Anisotropy and Differential Flow from Kinetic Instabilities: Solar Wind Observations
先前的研究表明,观测到的太阳风中质子和α粒子的温度各向异性受到压力各向异性驱动的不稳定性(如阿尔文/离子回旋(A/IC)和快磁声/哨声(FM/W)不稳定性)的理论阈值的限制。在这封信中,我们使用{ \em Wind}航天器的法拉第杯提供的长时间原位测量来研究由于A/IC和FM/W不稳定性对α质子微分流速和α粒子温度各向异性的组合约束。我们发现,大多数的数据被限制在参数空间的A/IC和FM/W波是稳定的或具有极低的增长率的区域内。在少数观察到的情况下,其中的A/IC(FM/W)的不稳定性的增长率是比较大的,我们发现相对较高的值$T_{\perpα}/T_{\perp p}$($T_{\parallelα}/T_{\parallel p}$)时,α-质子微分流速是小的,其中$T_{\perpα}$和$T_{\perp p}$($T_{\parallelα}$和$T_{\parallel p}$)是α粒子和质子的垂直(平行)的温度。我们推测,这一观察到的功能可能会出现从优惠α粒子加热,可以驱动α粒子超出不稳定阈值。
2013-09-19 astro-ph.SR physics.space-ph
Instabilities Driven by the Drift and Temperature Anisotropy of Alpha Particles in the Solar Wind
研究了太阳风中α粒子的微分流和温度各向异性导致平行传播的Alfvén/离子回旋(A/IC)波和快磁声/哨声(FM/W)波不稳定的条件.我们专注于$w_{\parallel α} \gtrsim 0.25 v_{\mathrm A}$的极限,其中$w_{\parallel α} $是平行α粒子的热速度和$v_{\mathrm A}$是阿尔文速度。我们推导出这些波的不稳定阈值的解析表达式,例如,最小不稳定α粒子束速度如何取决于$w_{\parallel α}/v_{\mathrm A}$、α粒子温度各向异性程度和α与质子温度比。我们验证我们的分析结果,使用数值解的完整的热等离子体色散关系。与以前的工作一致,我们发现,温度各向异性允许A/IC波和FM/W波变得不稳定,在显著较低的值的α粒子束速度$U_α$比在各向同性温度的情况下。同样,相对于$U_α=0$的情况,差流降低了激发A/IC或FM/W波所需的最小温度各向异性。我们讨论了我们的结果的相关性,α粒子在太阳风近1 AU。
2013-08-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Truly Global Extreme Ultraviolet Wave from the SOL2017-09-10 X8.2+ Solar Flare-Coronal Mass Ejection
我们报告了SDO/AIA对2017年9月10日X8.2+耀斑-CME爆发引发的异常全球极紫外(EUV)波的观测。这是有史以来用现代仪器观测到的最好的极紫外波之一,但它可能是第24个太阳活动周期中最后一个这样的太阳活动周期。其显著特点包括以下几点。(1)这是第一次观测到该波在整个可见的太阳盘面和边缘外圆周上穿过整个太阳日冕,由于其异常大的振幅,表现出真正的全球性质,例如,在喷发1.1朗日时,EUV增强高达300%。(2)这导致了极冕洞内外的强烈传输(除了通常观察到的反射),这些极冕洞通常没有EUV波。它的波速度超过2000公里/秒,与预期的更高的快模式磁声波速度一致。冕洞本质上是作为新的“辐射中心”,用于折射出它们的波,然后向赤道行进并迎面碰撞,导致额外的EUV增强。(3)波在其撞击时对局部等离子体产生显著的压缩加热,这由在较高温度下的持久EUV强度变化和差分发射测量增加(例如,log T=6.2)伴随着在较低温度下的降低(例如,log T=6.0)。这些特征表明这种EUV波的潜力,新的磁和热诊断的太阳日冕{ \it在全球范围内}。
2018-08-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effect of Solar Flares on Decayless Kink Oscillations in Nearby Coronal Loops
Kunming University of Science and Technology(昆明理工大学);University of Warwick(华威大学);Kyung Hee University(庆熙大学);Universidad Bernardo O’Higgins(贝尔纳多·奥希金斯大学);Harbin Institute of Technology, Shenzhen(哈尔滨工业大学(深圳))
研究130个无软X射线准周期脉动的太阳耀斑,探讨邻近耀斑活动是否影响日冕环的无衰减kink振荡,发现振荡幅度变化不显著,尤其对弱耀斑影响较小。
2026-05-12 astro-ph.SR
The spatial, spectral and polarization properties of solar flare X-ray sources
X射线是研究高能加速电子的有价值的诊断工具。由耀斑期间加速的高能电子产生的并与之直接相关的韧致辐射X射线,为确定加速电子分布以及耀斑日冕和色球等离子体的性质提供了强大的诊断工具。本论文主要研究了太阳耀斑X射线源的空间、光谱和偏振特性,包括模型研究和利用Ramaty高能太阳光谱成像仪(RHESSI)的X射线观测。首先提出了一种新的模型,考虑了有限温度、俯仰角散射和初始俯仰角注入。这是为了从稠密日冕X射线源的观测中准确地推断加速区的性质而开发的。此外,研究如何密集的日冕X射线源的空间特性随时间的变化,有趣的趋势,长度,宽度,位置,数密度和热压力的发现和可能的原因进行了讨论。结合光球层中X射线传输的建模,进一步分析数据,可以推导出由于X射线散射效应而引起的X射线源位置和大小的变化。最后,它示出,第一次,如何光球X射线的存在下产生的硬X射线(HXR)源的空间可分辨的偏振模式的组件。它演示了如何在一个单一的HXR源的偏振度和方向的变化可以用来确定辐射电子分布的各向异性。
2015-03-06 astro-ph.SR
Solar source of energetic particles in interplanetary space during the 2006 December 13 event
2006年12月13日发生了一次X3.4级的太阳耀斑和一次快速的晕日冕物质抛射(CME),伴随着在近地空间和地面上记录到的高能量粒子流。我们的目的是提供一个主要的太阳高能粒子(SEP)事件的耀斑加速的证据。我们首先介绍ACE/EPAM,GOES和Apatity中子监测仪的观测结果。结果表明,初始粒子释放时间与耀斑发射时间一致,粒子注入过程中,谱变软,各向异性变弱,表明加速源由局限的日冕位置转变为广泛的行星际日冕物质抛射驱动的激波。然后,我们描述了一个全面的研究相关的耀斑活动区。利用HINODE/SOT和SOHO/MDI磁象资料,以磁通量变化率的形式,推断耀斑的磁重联率。这在时间上与微波辐射相关,表明耀斑磁重联和非热粒子加速之间存在物理联系。结合来自怀柔/NOAC、Culgoora/IPS、Learmonth/Rendezvous和WAVES/WIND的无线电频谱仪数据,可以得到从几GHz到几kHz的连续和持久的无线电爆发。利用怀柔/NOAC的光球矢量磁图和非线性无力场(NFFF)重建方法,得到了爆发后短期内的三维磁场位形。此外,我们还计算了日冕场线延伸到几个太阳半径使用的位场源面(PFSS)模型。所谓的III-1型爆发和磁场配置都表明,开放磁力线从耀斑活动区延伸到行星际空间,使加速和带电粒子逃逸。
2013-05-24 astro-ph.SR
Direct Imaging by SDO AIA of Quasi-periodic Fast Propagating Waves of ~2000 km/s in the Low Solar Corona
准周期,传播快模式磁声波的日冕是很难观察到在过去,由于相对较低的仪器节奏。我们在这里报告的证据,这种波直接成像在EUV的新SDO AIA仪器。在2010年8月1日C3.2耀斑/CME事件中,我们发现了强度变化为1-5%(寿命约200 s)的弧形波列,它们在耀斑核附近发出,并沿着日冕环漏斗向外传播至约400 Mm。对典型波列的正弦拟合表明相速度为2200 +/-130 km/s。在两个耀斑带之间的闭合环中观察到了沿相反方向传播的类似波。在傅立叶波功率的k- $ω$图中,我们发现了一个代表色散关系的亮脊,并且可以很好地用通过原点的直线拟合。该k- $ω$脊显示了指示功率为5.5、14.5和25.1 mHz的宽频率分布。最强的信号在5.5兆赫(周期181秒)时间上与耀斑的准周期性脉动相吻合,这表明一个共同的起源。估计在日冕底部的瞬时波能量通量的$(0.1-2.6) \times 10^7 ergs/cm^2/s$的稳态加热要求的活动区环路。
2011-06-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Micro Solar Flare Apparutus (MiSolFA) Instrument Concept
微型太阳耀斑装置(MiSolFA)是一个紧凑的X射线成像光谱仪,专为小型6U微型卫星设计。作为一种相对便宜但功能强大的地球轨道仪器,MiSolFA的设计目的是从与太阳轨道器的STIX不同的角度对太阳耀斑的高能区域进行成像,STIX从高度椭圆的日心轨道运行。以这种方式一起工作的两个仪器将提供X射线发射区域的三维视图,并且可以绕过阻止同时进行日冕和色球成像的动态范围限制。立体X射线观测还将包含有关耀斑加速电子分布各向异性的有价值的信息。为了进行这些类型的观测,MiSolFA必须能够对能量在10到100 keV之间的源进行成像,具有10 arcsec的角分辨率。MiSolFA的成像仪将是太空中最紧凑的X射线成像光谱仪。从以前的仪器设计中将体积缩小十倍需要特别考虑。在这里,我们介绍了MiSolFA X射线光学器件的设计原理,讨论了必要的妥协,并评估了工程模型的性能。
2019-10-04 astro-ph.IM astro-ph.SR
Nonthermal line broadening at solar flare footpoints is primarily field-aligned
European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology centre (ESTEC)(欧洲航天局(ESA)欧洲空间研究与技术中心(ESTEC));University of St Andrews(圣安德鲁斯大学)
通过分析Hinode/EIS光谱,发现耀斑足点谱线展宽从盘心到边缘系统性减小,表明展宽主要沿磁场方向,而非各向同性或横向,解决了长期争议。
2026-06-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Advances in Observing Various Coronal EUV Waves in the SDO Era and Their Seismological Applications (Invited Review)
全球极紫外(EUV)波是日冕中与高能爆发(如日冕物质抛射(CME)和耀斑)相关的壮观的旅行扰动。在过去的15年里,三代星载EUV望远镜的观测塑造了我们对这一现象的理解,同时也引发了关于其物理性质的争议。自2010年发射以来,太阳动力学天文台(SDO)上的大气成像组件(AIA)已经观测到210多个全球EUV波的精美细节,这要归功于其高时空分辨率和全磁盘,宽温度覆盖。对这个大样本的统计分析、一些详细的案例研究和数据驱动的MHD建模的结合,已经将他们的物理解释引向收敛,有利于外部快模式磁声波分量和内部非波CME分量的双峰组成。此外,AIA还发现了与各种爆发相关的新的EUV波和类似波的现象,包括准周期快速传播(QFP)波列,日冕中的磁性开尔文-亥姆霍兹不稳定性(KHI)和相关的非线性波,以及各种迷你EUV波。目前正在积极研究使用这种波的地震学应用,特别是全球日冕。我们回顾了EUV波研究的进展,重点是最近的SDO/AIA观测,其地震学应用,相关的数据分析技术,以及数值和分析模型。
2014-04-02 astro-ph.SR
Parallel electric field generation by Alfven wave turbulence
{This工作的目的是研究在太阳耀斑等离子体条件下,由强各向异性和平衡Alfvenic湍流产生的平行电场的光谱结构与热粒子数电子加速问题的关系。{We考虑存在强背景磁场时的各向异性阿尔文涨落。利用这种各向异性,一组减少非线性,双流体等离子体动力学方程推导。该模型的低$β$极限用于跟踪动力学阿尔芬波之间的非线性相互作用产生的能量的湍流级联,从具有$k_{\perp}ρ_{s}\ll 1$的大磁流体动力学(MHD)尺度到具有$k_{\perp}ρ_{s} \gg 1$的小“动力学”尺度,$ρ_{s}$是离子声音回旋半径。{获得了湍流电磁涨落幅度与$k_{\perp}$和$k_{\parallel}$的函数关系,表明在大MHD尺度下,电场产生一个平行于磁场的分量。} {The我们导出的平行电场起伏谱可以有效地用于模拟太阳耀斑等离子体条件下Alfven波对电子的随机共振加速和加热
2010-06-14 astro-ph.SR
3D simulations of gyrosynchrotron emission from mildly anisotropic nonuniform electron distributions in symmetric magnetic loops
太阳耀斑的微波辐射主要是由日冕磁环中加速电子产生的非相干回旋同步辐射形成的。产生的发射取决于许多因素,包括发射电子的俯仰角分布和源的几何形状。在这项工作中,我们使用最近开发的工具(GS模拟器和快速陀螺同步加速器代码)能够模拟无线电亮度和偏振以及空间分辨发射光谱的地图进行系统的模拟太阳微波发射。使用对称偶极磁环的3D模型。我们比较了各向同性和各向异性(损失锥型)电子分布的发射。我们还研究了发射粒子沿环的不均匀分布所造成的影响。研究发现,所采用的中等电子各向异性的效果是最明显的脚点附近,它也强烈地依赖于环的取向。在环顶部的发射粒子的集中导致无线电亮度峰值的相应的空间移位,从而减少各向异性的影响。高频(约50 GHz)发射光谱指数主要由发射电子的能谱指定;然而,在中频(约10-20 GHz),谱形状强烈依赖于电子各向异性、空间分布和磁场不均匀性。讨论了所得结果对诊断太阳耀斑中高能电子的意义。
2011-08-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Connecting solar flare hard X-ray spectra to in situ electron spectra. A comparison of RHESSI and STEREO/SEPT observations
我们比较了耀斑加速高能电子在太阳的特性注入行星际空间。我们已经确定了17个高能电子事件,以及与STEREO上的SEPT仪器观察到的硬X射线(HXR)耀斑与RHESSI航天器观察到一个明确的关联。我们比较的RHESSI HXR谱的谱指数与行星际电子。由于现场电子光谱的双幂律形状频繁,我们特别注意用于比较的光谱指数的选择。电子爆发和相关的III型和微波爆发之间的时间差表明,电子事件是在1天文单位检测到的,明显的延迟范围从9到41分钟。虽然母太阳活动明显是脉冲的,也显示出与极紫外线喷流的高度相关性,但大多数研究事件都与日冕物质抛射(CME)在时间上重合。尽管观察到的发病延迟和CME的存在下,在低日冕,我们发现一个显着的相关性约0.8之间的光谱指数的HXR耀斑和原位电子。如果只考虑具有显著各向异性的事件,则相关性增加。这表明,传输效应可以改变注入的光谱,导致强烈减少耀斑加速的印记。我们的结论是,行星际传输效应时,必须考虑到推断太阳高能电子事件的初始加速。虽然我们的研究结果表明,一个清晰的印记耀斑加速分析的事件样本,二次加速可能存在,这可以解释所观察到的延迟。然而,有限的和可变的俯仰角覆盖的SEPT也可能是观察到的延迟的原因。
2021-08-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Wave generation and energetic electron scattering in solar flares
本文通过二维粒子模拟研究太阳耀斑中电子热流被自生斜向电磁波散射的机制,发现漂移速度与电子Alfvén速度之比是控制散射率的关键参数,并推导出相应标度律。
2023-07-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Growth Rates of the Upper-hybrid Waves for Power-law and Kappa Distributions with a Loss-cone Anisotropy
射电爆发的精细结构在太阳耀斑等离子体诊断中起着重要的作用。其中斑马是最重要的一类,它被认为是由双等离子体共振不稳定性产生的。在本文中,我们计算了两种类型的电子分布:a)的幂律分布和b)的kappa分布,在这两种情况下的损失锥型各向异性的这种不稳定性的增长率。我们发现,幂律动量分布的上混合波的增长率强烈依赖于俯仰角边界。最大的增长率被发现为间距角$θ_\mathrm{c} \approx$ 50 $^\circ$。对于小角度的增长率曲线是非常平坦的,并为高俯仰角的波吸收发生。进一步分析了kappa动量分布的上混合波的增长率,发现特征动量$p_κ$的减小使增长率的最大值向电子-等离子体和电子-回旋频率之比的低值移动,并且增长率峰值的频率宽度非常宽。但是,如果我们考虑kappa分布,它是各向同性的一些大的动量$p_m$和各向异性的损失锥以上的这个动量,然后出现明显的峰值的增长率,从而可以产生明显的斑马条纹。这意味着对分布的各向异性部分的小动量的限制对于斑马条纹的产生是至关重要的。最后,对于2010年8月1日的斑马条纹,计算了依赖于射频的生长率。结果表明,在这种情况下,生长速率的峰值比通常提出的生长速率对等离子体和回旋频率的比率的依赖性更明显。
2019-04-10 astro-ph.SR
Spectral Power-law Formation by Sequential Particle Acceleration in Multiple Flare Magnetic Islands
我们提出了一个第一性原理模型的俯仰角和能量分布函数的演变,粒子顺序加速多耀斑磁岛。从磁流体动力学(MHD)模拟的爆发耀斑/日冕物质抛射的数据提供了不断变化的粒子分布的环境条件。在自洽形成的耀斑电流片上,由零星的重联产生的磁岛收缩并加速粒子。粒子分布的演变使用我们以前的工作中得出的规则。在这项研究中,我们假设一个规定的部分粒子顺序地“跳”到另一个加速器,并接收额外的能量和各向异性的提升。这个顺序的过程中产生的粒子数谱,服从近似幂律在中等范围的能量,并提出了低,高能量的休息。我们分析这些光谱区域作为模型参数的函数。我们还提出了一个完整的分析方法,形成和解释这样的频谱,独立的顺序加速模型。该方法只需要几个受约束的物理参数,如加速器之间转移的粒子的百分比,每个加速器的能量增益,以及访问的加速器的数量。我们的研究旨在通过结合全球模拟和分析动力学理论,弥合磁流体和动力学制度之间的差距。该模型再现并解释了观测到的耀斑硬X射线光谱的关键特征以及加速粒子的基本性质。我们的分析模型为任务和望远镜提供了解释高能观测的工具,如RHESSI,FOXSI,NuSTAR,太阳轨道器,EOVSA和未来的高能任务。
2022-01-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Multiple injections of energetic electrons associated with the flare/CME event on 9 October 2021
研究2021年10月9日的SEP事件,伴随M1.6耀斑、CME和激波),利用SolO的EPD电子与STIX硬X射线及射电观测,发现耀斑非热相期间持续加速电子至少20分钟,激波亦有贡献,且高低能电子释放存在时间差且各向异性表明两阶段连通性不同。
2023-01-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Energy Transport and Heating by Non-Thermal Electrons in a Turbulent Solar Flare Environment
Western Kentucky University(西肯塔基大学);University of Glasgow(格拉斯哥大学)
研究非热电子在湍流太阳日冕暴发环境中的能量传输与加热机制,通过分析弹性与非弹性碰撞主导的两种情形,揭示湍流散射对等离子体加热和色球层加热的影响,以及非热电子各向同性降低对欧姆加热的抑制作用。
2026-03-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Positions and sizes of X-ray solar flare sources
本文研究了X射线太阳耀斑源的位置和大小,并考虑了康普顿背散射。利用蒙特卡罗模拟模拟了X射线光子输运过程,包括光电吸收和康普顿散射,计算了不同源尺寸、光谱指数和主源方向性时太阳圆面上X射线源的视源尺寸和位置。我们表明,EQUIPDO效应将改变真实的源的位置,并大大增加了测量源的大小。源的位置被转移到$\sim 0.5"$径向朝向磁盘中心和5弧秒源的大小可以是两倍大,即使是各向同性源(最小的双折射效应)在1微米以上的光球。因此,X射线源应具有最小观测尺寸,因此,对于光球上方1 μ m高度处的盘中心点源($\sim 1.4"$),FWHM源尺寸(2.35倍二阶矩)将与20-50 keV范围内的$\sim 7"$一样大。源的大小和位置的变化是最大的平坦的主要X射线光谱,较强的向下各向异性,源更接近太阳盘中心,和之间的能量为30和50千电子伏。当解释来自RHESSI或Yohkoh数据的X射线足点位置、足点运动或源大小时,应考虑反照率,并建议足点源在X射线中应大于在光学或EUV范围中。
2010-03-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic Coupling in the Quiet Solar Atmosphere
在安静的太阳大气中的三种磁耦合的突出和讨论,所有的根本连接到洛伦兹力。第一,太阳表层的对流和过冲流体与磁场的耦合。在这里,等离子体运动提供了主导力,它塑造了磁场并驱动了表面发电机。对水平磁场的认识进展进行了总结和讨论。二是声波与磁场的耦合,特别是波的转换和折射现象。描述了大气中的波传播时间的测量如何能够提供关于波转换区的地形的信息,即,阿尔文和声速相等的表面。在安静区域,这个表面将一个高动态的磁场与其周围和上方的快速移动的磁声波和冲击从其下方的高β等离子体的更缓慢的演变场中分离出来。第三,磁场也耦合到辐射场,这导致辐射通量沟道和辐射场的各向异性增加。它示出了如何光斑可以理解在这种效果。本文首先根据日之出空间天文台的新结果介绍了宁静太阳的磁场,并简要回顾了利用汉勒效应测量湍流磁场的情况。
2009-04-13 astro-ph.SR
Pitch Angle Anisotropy Controls Particle Acceleration and Cooling in Radiative Relativistic Plasma Turbulence
自然界中最强大的高能量源能够将粒子加速到高能量,并在极短的时间尺度上将其辐射出去,甚至比系统的光穿越时间还要短。尽管有大量的辐射损失,但目前还不清楚是什么物理过程可以产生如此有效的加速。通过辐射粒子模拟,我们表明,磁占主导地位的湍流对等离子体受到强同步辐射冷却产生一个非热粒子光谱硬幂律范围内(斜率$p \sim 1$)在几个涡流周转时间。小俯仰角粒子在突然冷却之前,可能会大大超过标称的辐射反应极限。随着时间的推移,粒子谱变得更硬($p < 1$),这是由于粒子冷却与能量相关的俯仰角各向异性。得到的同步加速器光谱是硬的($νF_ν\propto ν^s$和$s \sim 1$)。我们的发现对于理解高能天体物理源的非热发射具有重要意义,最值得注意的是来自蟹状星云的伽马射线暴和伽马射线耀斑的瞬发阶段。
2021-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Connection-angle dependence of proton anisotropy in ground-level enhancement events
Heliophysics Division, NASA Goddard Space Flight Center(NASA 戈达德太空飞行中心日物理部);Catholic University of America(美国天主教大学);Jeremiah Horrocks Institute, University of Lancashire(兰开夏大学杰里迈亚·霍罗克斯研究所)
研究通过分析十个观测良好的GLE事件,发现初始各向异性随磁连接角增加而单调下降,表明磁连接和行星际传输主导了最早相对论粒子的方向特性。
2026-03-20 astro-ph.SR physics.space-ph
The Heating of Test Particles in Numerical Simulations of Alfvenic Turbulence
我们研究了弱可压缩磁流体动力学(MHD)湍流("Alfvenic湍流“)的三维数值模拟中带电测试粒子的加热;这些结果与太阳风、太阳耀斑、黑洞上的吸积盘以及其他天体物理学和日光层环境中的粒子加热和加速有关。粒子加热的物理学取决于粒子的回转频率是否与在计算域上解析的湍流波动的频率相当。具有这些频率几乎相等的粒子经历强垂直加热(相对于局部磁场)和俯仰角散射。相比之下,具有大回转频率的粒子经历强烈的平行加热。由于小尺度电流片中的平行电场,具有有限电阻率的模拟产生额外的平行加热。我们的许多结果是一致的线性理论预测粒子加热所产生的阿尔文和慢磁声波,使阿尔文湍流。然而,与线性理论的预测相反,能量交换不是由粒子和波之间的离散共振主导的;相反,共振被大大地“加宽”了。我们讨论了我们的结果对太阳和天体物理学问题的影响,特别是近地太阳风的热力学。我们的结论是阿尔文湍流产生显着的平行加热通过粒子和磁场压缩("慢波“)之间的相互作用。然而,在质子拉莫尔半径以上的尺度上,阿尔文湍流不会产生显著的质子或次要离子的垂直加热。
2009-08-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Scaling of electron heating by magnetization during reconnection and applications to dipolarization fronts and super-hot solar flares
电子环速度空间分布先前已经在磁重联排气的数值模拟中看到,并且已经被认为是由压缩重联磁场对电子流出射流的磁化引起的[Shuster等人,${\it Geophys.~Res.~Lett.}, {\bf 41}$,5389(2014)]。我们提出了一个理论的主要和次要半径的环分布的依赖性仅在上游(波瓣)等离子体条件,从而允许预测的相关温度和温度各向异性的环上游参数。我们使用2.5维粒子在细胞(PIC)模拟不同的上游等离子体密度和温度的预测的有效性进行测试,发现预测值和模拟值之间的良好协议。我们证实了Shuster等人关于环形分布原因的建议,并且还发现环形分布位于重连磁场剖面中以平台或肩部为标志的区域中。温度的预测与观测到的电子温度在偶极锋是一致的,并可能提供一个解释的产生等离子体的温度在10秒MK的超热太阳耀斑。一个可能的扩展模型昼面重联进行了讨论。由于环分布是已知的激发哨声波,目前的结果应该是有用的量化的哨声波的产生在重联排气。
2022-08-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
New insight into short wavelength solar wind fluctuations from Vlasov theory
质子旋标下的太阳风(SW)湍流性质是目前研究的热点。虽然最近的观测给出了动力学阿尔文波(KAW)在亚离子尺度下与$ω<{ω_{ci}}$的优势的证据,但其他研究表明,KAW模式不能将湍流级联带到电子尺度,并且哨声模式(即,$ω>ω_{ci}$)更相关。在这里,我们建议研究的短波长等离子体模式的关键属性在现实的SW条件下,通常$β_i\gtrsim β_e\sim 1$和高倾斜角的传播$80^\circ\leq Θ_{\bf kB}<90^\circ$从集群数据观察。在这些条件下的等离子体模式的线性特性知之甚少,这与有据可查的冷等离子体极限和/或中等倾斜传播角($Θ_{\bf kB} <80^\circ$)形成对比。基于线性解的弗拉索夫动力学理论,我们讨论了每个等离子体模式(快速,伯恩斯坦,KAW,哨声)进行的能量级联到电子尺度的相关性。我们发现,特别是,剪切Alfvén模式扩展尺度$kρ_i\gtrsim1$以下的哨声模式($ω>ω_{ci}$)或KAW模式(与$ω<ω_{ci}$)取决于各向异性$k_\parallel/ k_\perp$。这与普遍接受的观点形成对比,即哨声分支是快速磁声模式在高频下的延续。此外,我们表明,哨声分支比KAW的阻尼,这使得后者更相关的候选人进行的能量级联到电子尺度。我们将讨论这些新的发现可能有助于解决有关小尺度湍流的性质的争议,我们讨论了目前和未来的…
2012-01-03 astro-ph.SR