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利用电子回旋脉泽微波精细结构和振荡研究粒子加速

太阳与恒星天体物理 2024-05-08 v1 高能天体物理现象

摘要

太阳耀斑期间加速的电子产生射电暴和非热X射线信号。射电暴中的准周期脉动(QPPs)和空间-频谱-时间精细结构取决于发射机制和局部条件,如磁场、电子密度和俯仰角分布。具有高频率-时间分辨率成像的射电暴观测提供了出色的诊断。在会聚磁场几何中,射电暴可以通过电子回旋脉泽(ECM)产生。最近,利用Karl G. Jansky甚大阵列(VLA)在1-2 GHz的观测,\cite{Yu2023}报告了在太阳黑子上持续存在的类似极光的长期射电暴的发现,并将其解释为ECM产生的发射。在这里,我们研究了这种连续ECM源的详细秒级和亚秒级时间变率。我们利用VLA的成像光谱能力,以极高的时间分辨率(50毫秒)研究了5秒周期QPPs与同时发生的GOES C1.5级耀斑的关联。我们使用密度和磁场外推模型将ECM发射约束为二次谐波o模。利用QPPs相对于X射线发射时间的延迟,结合X射线光谱和磁场外推,我们将ECM发射电子的能量和俯仰角约束为约4-8 keV和>26°。我们的分析表明,损失锥扩散通过库仑碰撞和磁湍流在5 Mm-100 Mm尺度范围内持续为ECM提供燃料。我们得出结论,QPP通过Lotka-Volterra系统发生,其中来自太阳耀斑的电子使连续运行的ECM饱和并引起暂时振荡。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.04351,
  title  = {Study of Particle Acceleration using Fine Structures and Oscillations in Microwaves from Electron Cyclotron Maser},
  author = {Rohit Sharma and Marina Battaglia and Sijie Yu and Bin Chen and Yingjie Luo and Sam Krucker},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.04351},
  year   = {2024}
}

备注

20 pages, 11 figures