本站讯 近日,由威尼斯电子游戏app,十大信誉老品牌,澳亚国际武昭博士、陈耀教授、俄罗斯科威尼斯电子游戏app,十大信誉老品牌,澳亚国际普尔科沃天文台Melnikov研究员、俄罗斯科威尼斯电子游戏app,十大信誉老品牌,澳亚国际西伯利亚分院日地物理研究院Kuznetsov研究员等组成的中俄合作研究团队在太阳耀斑极端毫米波辐射产生机制研究方面取得新进展,相关成果以An Extreme Solar millimeter Burst Induced by Two Successive Flares为题,发表于天文学主流期刊The Astrophysical Journal Letters(IF~11.7)。武昭为论文第一作者,陈耀为论文通讯作者。
太阳耀斑可在秒到分钟尺度将大量电子(总数超过约1035)加速至数十keV至MeV能量,激发由射电至X射线的多波段非热辐射。耀斑如何高效加速如此多高能电子,是太阳高能物理核心问题。毫米波与微波辐射携带着高能电子加速与日冕磁场物理信息,是揭示耀斑电子加速机制的重要观测窗口。
近年来,团队通过自主研制的世界首台套毫米波宽带射电频谱仪---槎山宽带毫米波谱仪(CBSmm,35–40 GHz),联合西伯利亚日像仪SRH(3–24 GHz)数据,实现了从厘米波到毫米波的超宽频带覆盖,为理解耀斑电子加速机制提供了独特数据。

图1. 基于SDO/AIA的耀斑EUV(A: 304 ?、B: 171 ?、C: 131 ?)演化观测。从左至右依次为:耀斑Ⅰ(M2.6级,01:40:05、01:48:05 UT)、耀斑间期(01:54:05、02:00:29 UT)、耀斑Ⅱ(X.1.7级,Peak1:02:03:05 UT;Peak2:02:04:41 UT;Peak3:02:05:33 UT)。图中箭头分别标注了耀斑I后环、低温上升冕环、环相互作用增亮、环前沿及双向流;叠加11.2 GHz(橙色)、19.8 GHz(红色)、23.4 GHz(黑色)微波等值线与15–300 keV硬X射线(绿色)等值线。

图2. 基于太阳微波数据的耀斑参数拟合结果。(A)-(B)为耀斑间期超热电子信息,(C)-(H)为耀斑期间三段加速的高能电子和磁场强度拟合信息。

图3. 事件整体演化物理示意图。示意图依次展示耀斑Ⅰ、耀斑间期与耀斑Ⅱ期间的环环相互作用:黑色实线为耀斑Ⅰ后环磁场结构,红色实线为南部低温上升冕环磁场结构,虚线为环-环重联后的磁场结构;橙色区域为微波辐射源区,黄色星号代表磁重联位置。
依托上述数据,合作团队对发生于2024年5月14日的一例X1.7级耀斑进行了观测。根据CBSmm数据,该耀斑在35 GHz附近的辐射通量峰值达11600 SFU,是迄今在第25太阳活动周中观测到的最强毫米波爆发事件。通过联合数据分析,合作团队首次给出极端毫米波爆发事件的可能起因---前后两次连续耀斑协同作用,从而诱发极端爆发,主要过程是:1)先是由之前发生的M2.6耀斑加热产生耀斑后环结构,该结构与临近冕环发生持续作用,进一步加热得到温度~40 MK、数密度~2.0×10? cm?? 的超高温、高密度等离子体,为后续X1.7耀斑过程继续加速提供了“种子粒子”;2)后续X1.7级耀斑过程中,又先后发生了三轮序列重联,高能电子数量和能量逐轮递增、能谱持续硬化(至~2.2)。这表明前序耀斑预加热与后继耀斑多步加速的协同作用是产生此次极端毫米波爆发的背后机制。
自2021年以来,陈耀教授团队已建成世界首套毫米波太阳宽带射电观测系统(CBSmm,35-40 GHz),具有当前最高频率和时间分辨率的米波太阳射电频谱仪(CBSm,90-600 MHz)。相关数据见网站http://47.104.87.104/SRData/。
团队基于CBSmm自主数据所发表的科研论文包括:
1) Wu Zhao#, Melnikov Victor, Kuznetsov Alexey et al., An Extreme Solar Millimeter Burst Induced by Two Successive Flares, 2026, ApJL, 1003, L27
2) Wu Zhao#, Kuznetsov Alexey, Anfinogentov, Sergey et al., A Multi-Peak Solar Flare with a High Turnover Frequency of The Gyrosynchrotron Spectra from the Loop-Top Source, ApJ, 2024, 968, 5
3) Kuznetsov Alexey#, Wu Zhao, Anfinogentov Sergey et al., Electron acceleration and transport in the 2023-03-06 solar flare, FrASS, 2024, 11:1407955.
4) Yan Fabao#, Wu Zhao#, Shang Ziqian et al., The First Flare Observation with a New Solar Microwave Spectrometer Working in 35–40 GHz, 2023, ApJL, 942, L11
以上研究工作得到了国家自然科学基金委项目的资助。