耀斑终止激波处的粒子加速：大尺度磁湍流的影响

我们研究了在太阳耀斑附近预测存在的无碰撞激波处带电粒子（电子和质子）的加速过程。耀斑模型和数值模拟（例如 Shibata, Forbes）已检验了驻立终止激波的存在。我们通过数值积分大量测试粒子电子在混合模拟（动力学离子和流体电子）生成的随时间变化的二维电场和磁场中的运动方程，来研究电子的能量化，所用参数为太阳耀斑等离子体环境的典型参数。激波是通过向刚性活塞注入等离子体流而产生的。大尺度磁涨落——已知存在于等离子体中并对激波处的非热电子加速具有重要影响——也被包含在我们的模拟中。对于耀斑区域的特征参数，我们的计算表明，在重联流出区（耀斑后环上方）形成的终止激波可以在 100 个离子回旋周期（约毫秒量级）内将电子加速到几 MeV 的动能。给定足够的湍流振幅水平（$\delta B^2/B_0^2 \sim 0.3$），约 10% 的热测试粒子电子被加速到 15 keV 以上。我们发现质子也被加速，但在可用时间内未能达到如此高的能量，且对于我们模拟中使用的参数，其能谱比电子的能谱陡峭得多。我们的结果在定性上与太阳耀斑中观测到的硬 X 射线辐射一致。