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太阳射电尖峰与 IIIb 型条纹:由日冕物质抛射触发的亚秒级电子加速表现

太阳与恒星天体物理 2023-04-06 v1 空间物理

摘要

理解亚秒尺度上与磁能释放相关的电子加速是太阳物理中的一大挑战。观测为亚秒、窄带宽暴发的太阳射电尖峰,其 Δf/f103102\Delta{f}/f\sim10^{-3}-10^{-2},指示了电子分布的亚秒演化。我们给出了与日冕物质抛射(CME)相关的单个尖峰和 IIIb 型条纹的频率统计及时间分辨成像。LOFAR 成像显示,同时(<2<2 s)的尖峰与条纹强度轮廓几乎完全重叠。平均而言,两类暴发的源尺寸相似,并在毫秒尺度上快速膨胀。射电源质心速度常呈超光速,且在 30-45 MHz 上独立于频率。CME 扰动场几何,导致尖峰辐射增强,可能源于频繁的磁重联。随着磁场恢复至先前构型,观测到的天平面辐射位置在数十分钟内漂移至更高高度。结合此前 1 GHz 以上的观测,平均衰减时间与源尺寸估计在三个数量级的频率上遵循 1/f\sim1/f 依赖关系,类似于射电波散射预言。30-70 MHz 间暴发的时空特征与具有强各向异性密度涨落谱的射电波散射一致。因此,射电波辐射位置并不对应于观测到的暴发位置,意味着加速与辐射发生在 CME 侧翼附近。带宽表明在 30 MHz 处内禀辐射源尺寸 <1<1 角秒,且产生十米波尖峰的事件中磁场强度为平均值的二倍。

关键词

引用

@article{arxiv.2302.11265,
  title  = {Solar Radio Spikes and Type IIIb Striae Manifestations of Sub-second Electron Acceleration Triggered by a Coronal Mass Ejection},
  author = {Daniel L. Clarkson and Eduard P. Kontar and Nicole Vilmer and Mykola Gordovskyy and Xingyao Chen and Nicolina Chrysaphi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2302.11265},
  year   = {2023}
}

备注

Accepted for publication in the Astrophysical Journal (on 16 Feb 2023), 17 pages, 15 figures