太阳风中束流电子的自诱导散射

我们研究束流电子（strahl electrons）通过微观不稳定性散射作为太阳风中电子晕（halo）形成机制的问题。我们建立了描述电子驱动微观不稳定性的数学框架，并讨论了相关的物理机制。我们发现斜快磁声波/哨声波（FM/W）模的不稳定性是能将束流电子散射入晕区的微观不稳定性最佳候选。我们推导了在两种不同 $\beta_{\mathrm c}$ regime 下 FM/W 不稳定阈值的近似解析表达式，其中 $\beta_{\mathrm c}$ 是核电子热压与磁压之比，并通过与热等离子体色散关系的数值解对比确认了这些阈值的准确性。我们发现，在低 $\beta_{\mathrm c}$ 条件下当 $U_{0\mathrm s}\gtrsim 3w_{\mathrm c}$ 时，束流驱动的斜 FM/W 不稳定性会产生大量 FM/W 波，其中 $U_{0\mathrm s}$ 为束流速度，$w_{\mathrm c}$ 为核电子热速度。这些波的频率约为本地电子回旋频率的一半。我们还推导了 $\beta_{\mathrm c}\sim 1$ 时斜 FM/W 不稳定性的解析表达式。我们的理论结果与 \emph{Wind} 航天器数据的对比证实了斜 FM/W 不稳定性与太阳风的相关性。哨声波热流、离子声热流、动力学阿尔文波热流和静电电子束不稳定性均不能满足束流电子自诱导散射入晕区的要求。我们对近太阳处的电子束流作出预测，这些预测将由 \emph{Parker Solar Probe} 和 \emph{Solar Orbiter} 的观测进行检验。