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紫金山天文台等在耀斑准周期脈動研究中取得系列進展

2020-07-31 紫金山天文台
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  准周期脈動是耀斑輻射過程中的一種常見現象,是理解耀斑動力學過程的重要手段之一,同時有助于理解粒子的加速過程。近年來,隨著望遠鏡技術的不斷進步,對于太陽的觀測進入了高分辨率,多波段的時代。耀斑准周期脈動的多波段觀測研究也取得了長足的進步,然而關于它們的觸發機制還存有爭議。同時由于觀測的限制,目前耀斑振蕩在H-α和伽瑪射線等波段的觀測研究比較少。
  近期,中國科學院紫金山天文台研究人员等在耀斑准周期脉动的多波段观测研究中取得系列进展。研究人员基于太阳动力学天文台(SDO)的大气成像仪(AIA)和野边山太阳射电成像仪(NoRH)的观测数据,研究了2016年3月23日活动区12524的一个冕环,发现该冕环存在小振幅的横向振荡,振荡的周期随时间逐渐变长(图1),这一过程发生在一个C级耀斑的前项。在同一时间内的射电波段也发现了类似周期增长的振荡现象。这是观测上首次在极紫外冕环和射电波段上同时发现小尺度振荡现象,这对于完善耀斑振荡模型,理解日冕能量平衡有重要意义。

  在此基礎上,研究人員使用雲南撫仙湖太陽天文台1米新真空太陽望遠鏡(NVST)的觀測資料,研究了2015年10月16日的一個M級耀斑前項的振蕩過程。在耀斑開始之前的70分鍾之內,發現了七個完整的周期性的脈沖峰。進一步的計算表明周期約爲9.3分鍾。這是首次在耀斑前期的H-α波段探測到長周期的脈沖峰(圖2)。該研究結果對于理解和預測太陽耀斑,尤其是大耀斑的爆發具有重要意義。

  此外,使用Konus-Wind衛星的高能觀測數據,並結合地面的射電觀測數據,研究人員還研究了2017年9月6日的一個X9.3級大耀斑的准周期脈動現象。結果表明該耀斑在硬X射線和射電波段的周期約爲24-30秒,而在伽瑪射線的周期只有20秒(圖3),這可能是由于伽瑪射線與硬X射線輻射的源區不同造成的。研究人員認爲該耀斑在上述高能波段的周期性行爲來自同一能量釋放過程,即周期性的磁重聯。該研究結果有助于理解耀斑中的粒子加速過程。

  以上三个工作揭示了准周期脉动在耀斑不同时刻的观测特征,对耀斑的预报以及耀斑中的粒子加速过程有重要意义,同时也是围绕ASO-S卫星探测计划“一磁两暴”的科学目标的针对性科學研究,以及高时间分辨率的双子太阳望远镜的早期科學研究。

  上述成果已發表在《天體物理學快報》(The Astrophysical Journal Letters)和《天文與天體物理》(Astronomy and Astrophysics)等雜志。相關工作得到國家自然科學基金委員會的重大基金、面上項目以及ASO-S衛星中科院戰略性先導科技專項的資助。

  論文链接:1、2、3 

圖1:冕環振蕩及其擬合參數

圖2:耀斑前項准周期脈動的多波段觀測

 

圖3:耀斑在不同能量範圍的小波分析結果

打印 責任編輯:江澄

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