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“夸父一號(hào)”揭示高能C級(jí)太陽耀斑中的反常電子加速行為

  7月5日,我國首顆綜合性太陽觀測專用衛(wèi)星“夸父一號(hào)”在軌運(yùn)行滿1000天,正在持續(xù)積累太陽活動(dòng)第25周高峰期的太陽爆發(fā)觀測數(shù)據(jù)。近日,中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)“夸父一號(hào)”科學(xué)團(tuán)隊(duì)利用硬X射線成像儀載荷的觀測數(shù)據(jù),探討了高能C級(jí)耀斑的統(tǒng)計(jì)屬性,發(fā)現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)認(rèn)知的反常電子加速特性,為理解太陽爆發(fā)中的電子加速和能量釋放機(jī)制提供了新視角。這一發(fā)現(xiàn)是“夸父一號(hào)”衛(wèi)星“一磁兩暴”(太陽磁場、耀斑、日冕物質(zhì)拋射及其本質(zhì)關(guān)聯(lián))核心科學(xué)目標(biāo)的重要進(jìn)展。

  有研究表明,耀斑與日冕物質(zhì)拋射通常如影隨形,且耀斑級(jí)別越高,兩者關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。對于X級(jí)大爆發(fā),這個(gè)關(guān)聯(lián)性接近100%。同時(shí),日冕物質(zhì)拋射的加速過程也往往和表征高能電子的硬X射線流量曲線有較高的一致性。因此,高效的電子加速以及高達(dá)數(shù)百keV甚至MeV以上的電子出現(xiàn)在X級(jí)耀斑中并不奇怪。但是,近些年的觀測發(fā)現(xiàn),電子加速在部分低級(jí)別耀斑中也可以很高效。目前,關(guān)于這類耀斑缺少系統(tǒng)性認(rèn)知。

  該研究聚焦于高能C級(jí)耀斑即明顯具有高能電子的中小規(guī)模太陽爆發(fā)。研究通過自主開發(fā)的耀斑識(shí)別算法,在2022年12月至2024年10月硬X射線成像儀數(shù)據(jù)中找到1331個(gè)C級(jí)耀斑,其中127例是具有大于30 keV硬X射線輻射的高能C級(jí)耀斑。相比其他C級(jí)耀斑,它們表現(xiàn)出更顯著的電子加速和更高能的輻射。研究剖析了該類耀斑的統(tǒng)計(jì)屬性,發(fā)現(xiàn)其軟X射線輻射與30 keV以上硬X射線輻射無明顯相關(guān)性,且隨著耀斑級(jí)別降低,電子加速效率未顯著下降。

  進(jìn)一步,該研究統(tǒng)計(jì)對比了此類耀斑與其他多波段觀測特征的關(guān)聯(lián)性,包括噴流、射電III型暴、日冕物質(zhì)拋射和360 nm輻射增強(qiáng)。根據(jù)以往統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果,C級(jí)耀斑有伴隨日冕物質(zhì)拋射的占比可達(dá)20%,研究預(yù)測高能C級(jí)耀斑有伴隨日冕物質(zhì)拋射的占比應(yīng)更高。但是,127例高能C級(jí)耀斑事件中僅有5例伴隨有日冕物質(zhì)拋射,且均是噴流相關(guān)的窄日冕物質(zhì)拋射。這提示,高能C級(jí)耀斑不能用標(biāo)準(zhǔn)爆發(fā)模型來解釋,且其中高效的電子加速成因可能與其非爆發(fā)型的磁場結(jié)構(gòu)相關(guān)。

  上述研究為理解太陽電子加速機(jī)制和耀斑-日冕物質(zhì)拋射本質(zhì)關(guān)聯(lián)提供了新線索。

  

  近幾個(gè)太陽活動(dòng)周的太陽黑子數(shù)變化

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