用三维测试粒子模拟对太阳高能粒子的激波状注入建模
太阳与恒星天体物理
2023-03-01 v2
摘要
在渐变型太阳高能粒子（SEP）事件中，SEP 的加速与注入行星际空间被认为发生在日冕物质抛射（CME）驱动的激波处。在 1 au 处测得的强度剖面特征被归因于激波处径向与经度/纬度注入的性质。聚焦传输模型通常用于模拟 CME 激波处的加速及随后的传播。测试粒子模拟是一种替代方法，但迄今为止仅在太阳附近瞬时注入下开展。我们为三维测试粒子代码开发了首个时间上延展的激波状注入，并研究注入的空间特征如何影响位于 0.3 和 1.0 au 处观测者的 SEP 强度与各向异性剖面。我们对 5 MeV 质子的单能群体进行模拟，考虑三种不同的径向注入函数和两种经度/纬度注入函数。我们考虑一系列散射条件，散射平均自由程取值从 0.1 到 1.0 au，并在六个不同经度位置的观测者处确定强度与各向异性剖面。我们发现径向、经度和纬度注入函数在塑造 SEP 强度剖面方面作用相对次要。剖面对于散射平均自由程数值的依赖性也较弱，不同于一维聚焦传输模型的结果。空间因素，如观测者–激波连接/断开的时间以及激波通过的时间，对 SEP 强度和各向异性有更强影响。我们的模拟中看到了持续至激波通过时的各向异性。比较瞬时注入与激波状注入，我们发现注入持续时间与 SEP 事件持续时间之间的联系非常弱，不同于通常的假设。
引用
@article{arxiv.2210.15587,
title = {Modelling shock-like injections of solar energetic particles with 3D test particle simulations},
author = {Adam Hutchinson and Silvia Dalla and Timo Laitinen and Charlotte O. G. Waterfall},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.15587},
year = {2023}
}
备注
A&A in press