日冕物质抛射中的氢非平衡电离效应
太阳与恒星天体物理
2020-05-20 v1
摘要
用于研究太阳风和日冕物质抛射（CME）的新一代日冕仪正在研制和发射中。这些日冕仪将严重依赖多通道观测，其中可见光（VL）与紫外-极紫外观测提供了新的等离子体诊断手段。这些仪器之一的 Metis（搭载于 ESA-Solar Orbiter）将同时观测 VL 与紫外 Lyman- 线。中性氢原子（日冕质子的小部分）的数量是依据观测到的 Lyman- 线强度推导温度等等离子体性质的关键参数。然而，若发生非平衡电离效应，这些测量将受到显著影响。本工作的目的是确定非平衡电离效应在 CME 中是否相关，特别是何时以及在 CME 的哪些区域相关。我们使用磁流绳抛射的磁流体动力学模拟来产生 CME。由此，我们通过评估 MHD 模拟中中性与电离氢原子的平流以及电离和复合速率，重建了 CME 中氢原子的电离状态。我们发现平衡电离假设在 CME 核心区大多成立。相反，非平衡电离效应在 CME 前端显著，我们发现此处中性氢原子数量约为电离平衡条件下所给数量的 100 倍，尽管由于投影效应这一中性氢过剩可能难以辨识。本工作为旨在结合可见光与 Lyman- 线发射的新一代诊断技术的发展提供了关键信息。结果表明，在分析 CME 前端时必须考虑非电离平衡效应。在这些区域错误地假设平衡电离将导致对等离子体温度的系统低估。
引用
@article{arxiv.2003.12337,
title = {Hydrogen Non-Equilibrium Ionisation Effects in Coronal Mass Ejections},
author = {P. Pagano and A. Bemporad and D. H. Mackay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.12337},
year = {2020}
}