氢过剩、氦抑制与太阳高能粒子中的元素丰度
太阳与恒星天体物理
2019-10-04 v2 空间物理
摘要
近期关于太阳高能粒子（SEP）事件中 H 和 He 相对于较重离子丰度的研究揭示了底层物理的新特征。由太阳喷流中磁重联产生的脉冲型 SEP 事件，以 Fe/O 的独特大幅增强为标志。在小型、“纯”、无激波脉冲型 SEP 事件中，质量电荷比 A/Q = 1 的质子符合元素丰度增强相对于 A/Q 的幂律依赖关系，该关系由较重元素 2 < Z < 57 外推得到。有时这些事件的 He 被抑制达数量级，尽管 H 与较重元素相符，这或许是因为在等离子体从色球层快速上升期间 He 的电离较慢。在较大的脉冲型 SEP 事件中，He 相符，但质子相对于 Z > 2 离子的幂律拟合存在大量过剩，可能是因为相关的日冕物质抛射（CMEs）驱动的激波足够快，既能重新加速脉冲型 SEP，又能从周围太阳等离子体采样质子。相比之下，渐变型 SEP 事件由宽而快的 CME 驱动激波加速，但其中较小、较弱的激波（可能为准垂直激波）偏好许多先前喷流留下的脉冲型超热残余，并同样补充了来自周围日冕等离子体的过剩质子。在更常见的大型渐变型 SEP 事件中，更快更强的激波更深入地采样周围日冕等离子体，压倒任何脉冲型离子成分，从而使质子丰度再次符合与所有其他元素相同的幂律分布。因此，对 SEP 元素丰度在 A/Q 上的幂律行为研究，为 SEP 加速的多变物理及底层日冕性质提供了引人注目的新信息。
引用
@article{arxiv.1908.02321,
title = {Excess H, Suppressed He, and the Abundances of Elements in Solar Energetic Particles},
author = {Donald V. Reames},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.02321},
year = {2019}
}
备注
25 pages, 10 figures, Solar Physics in press