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估计逃逸加速太阳电子束的总能量内容

太阳与恒星天体物理 2024-09-24 v1 高能天体物理现象 空间物理

摘要

量化太阳喷发事件中加速电子束能量内容是关键未解决难题,必须受制于约束以细化粒子加速模型并理解电子组成的太空天气。以往的估计使用地球附近的现场测量,因而受电子束传播效应的影响。在本研究中,我们推导了一系列在2013年5月22日太阳晕发射的逃逸电子束属性,这些电子束产生了III型无线电脉冲,包括首次来自遥控观测的能量密度估计。我们利用极端紫外线观测推断NOAA 11745活跃区域的磁场结构,并利用南腔射电日晷成像光谱学手段估计逃逸电子束的速度和来源。利用来自III型脉冲和同步硬X射线的观测推导的电子束属性,我们模拟电子束属性以估计加速区域的电子数密度和能量。在加速区域(能量>30 keV)发现电子密度为 102.5 cm310^{2.5}\ \mathrm{cm}^{-3},能量密度为 2×105 erg cm32\times10^{-5}\ \mathrm{erg\ cm}^{-3}。射电观测表明,粒子在开始产生射电发射之前几乎不远的距离就已传播,暗示加速区域呈狭窄的径向结构。一个短但可能较宽的类板状加速体积( 10261028 cm310^{26}-10^{28}\ \mathrm{cm}^{3} )可容纳总能量为 10231025 erg10^{23}-10^{25}\ \mathrm{erg} (100\sim 100 束电子),这与以往研究的能量估计相当。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.15091,
  title  = {Estimating the total energy content in escaping accelerated solar electron beams},
  author = {Alexander W. James and Hamish A. S. Reid},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.15091},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted to ApJ. 15 pages, 9 Figures, 1 Table