Solar Orbiter 观测到的双向各向异性太阳高能粒子事件
太阳与恒星天体物理
2025-08-11 v2
摘要
太阳高能粒子(SEP)事件对于理解日球层中的粒子加速和传输至关重要。虽然大多数 SEP 事件涉及沿开放磁力线向外流出的粒子,但以同时存在向日和背日粒子流为特征的双向事件,为研究磁场拓扑结构和多个加速源的相互作用提供了独特视角。我们旨在研究 Solar Orbiter 观测到的两个罕见双向各向异性 SEP 事件中高能粒子的起源和传输。这两个事件在起始阶段均表现出两个具有相反粒子各向异性的清晰速度色散特征。向日流出的质子具有延迟释放时间、更硬的谱指数和更高的强度,可能归因于日冕物质抛射驱动的激波加速,而迅速释放的背日流出的质子可能与耀斑加速有关。值得注意的是,在这两个事件中,在对应双向粒子流的时间间隔内,原位识别出了小尺度磁通量绳。推导出的向日和背日注入的路径长度远大于 Parker 场线的标称值,进一步支持了磁通量绳在塑造粒子轨迹中的作用。这些观测表明,磁通量绳可以显著影响内日球层中与源区的磁连通性及 SEP 传播,而来自两个不同粒子源的同时速度色散允许对磁通量绳的拓扑结构进行直接约束。我们的结果强调了结合粒子各向异性、释放时间、源谱和磁场结构诊断来揭示复杂瞬变磁场结构中 SEP 传输的价值,同时也对当前的 SEP 传输模型提出了新的挑战。
引用
@article{arxiv.2507.16990,
title = {Bidirectional anisotropic solar energetic particle events observed by Solar Orbiter},
author = {Zheyi Ding and Robert F. Wimmer-Schweingruber and Yu Chen and Lingling Zhao and Alexander Kollhoff and Patrick Kühl and Liu Yang and Lars Berger and Verena Heidrich-Meisner and Javier Rodriguez-Pacheco and George C. Ho and Glenn M. Mason and Gang Li and Tomáš Formánek and Christopher J. Owen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16990},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 8 figures. Accepted by A&A