多耀斑磁岛中顺序粒子加速形成能谱幂律

我们提出了一个第一性原理模型，描述粒子在多个耀斑磁岛中顺序加速时俯仰角与能量分布函数的演化。一次爆发型耀斑/日冕物质抛射的磁流体力学（MHD）模拟数据，为演化中的粒子分布提供了环境背景。由自洽形成的耀斑电流片处 sporadic 重联所产生的磁岛发生收缩并加速粒子。粒子分布使用我们前期工作中导出的规则进行演化。在本研究中，我们假设规定比例的粒子顺序“跳跃”至另一加速器，并获得额外的能量增益与各向异性。该顺序过程生成的粒子数能谱在中段能量处服从近似幂律，并呈现低能和高能截断。我们将这些能谱区域作为模型参数的函数进行分析。我们还提出了一种完全解析的方法，用于构建并解释此类能谱，且独立于顺序加速模型。该方法仅需少数受约束的物理参数，如加速器间转移的粒子百分比、各加速器中的能量增益，以及所访问的加速器数目。我们的研究旨在通过结合全局模拟与解析动力学理论，弥合 MHD 与动力学区之间的鸿沟。该模型再现并解释了观测到的耀斑硬 X 射线能谱的关键特征以及加速粒子的基本性质。我们的解析模型为解释 RHESSI、FOXSI、NuSTAR、Solar Orbiter、EOVSA 等任务与望远镜以及未来高能任务的高能观测提供了工具。