太阳高能电子事件

摘要

太阳高能粒子事件是行星际中观测到的最常见的太阳粒子加速现象之一.太阳高能粒子事件根据主导粒子的不同可以分为质子主导的大太阳高能粒子事件和电子主导的富含3He/电子太阳高能粒子事件.其主要区分为大太阳高能粒子事件中,^(3)He/^(4)He~5×10-4比率与日冕相同,而电子主导的富含3He/电子太阳高能粒子事件,^(3)He/^(4)He>0.01,远高于日冕.太阳高能电子事件在太阳上的释放时间可以分为低能(~10 keV以下)电子和高能(~15 keV以上)电子两组,高能电子相较于低能电子延迟释放~20 min,对应此时日冕物质抛射高度距日心约2个太阳半径,而与之相关的富含3He离子的释放相较于电子释放延迟1小时左右,对应此时日冕物质抛射高度距日心约5.7个太阳半径.太阳高能电子事件的能谱一般呈现为双幂律谱形式,低能谱指数1.9±0.3和高能谱指数3.6±0.7,弯折能量~60 keV,低能谱指数与高能谱指数呈现明显正相关,而低能高能谱指数与弯折能量没有明显相关;也有部分事件呈现单幂律谱的形式,谱指数为3.5±1.2.前人统计研究发现,约有~45%的15 keV以上有观测的太阳高能电子事件与硬X射线耀斑相关,通过比较50 keV以上,太阳高能电子事件能谱以及相关联X射线耀斑的能谱发现,这些事件中的高能硬X射线谱指数与电子事件高能能谱指数呈现正相关,但与经典韧致辐射理论预测不符合;并且通过对高能电子事件电子总数的估算发现,高能电子事件的电子总数仅为耀斑中产生硬X射线的电子总数的~0.1%~1%.本文更进一步地研究了16个同时具有良好电子观测(能量覆盖5~200 keV)和硬X射线观测(能量覆盖3~80 keV)的电子事件,根据电子通过相对论厚靶韧致辐射机制产生X射线可以反推出产生硬X射线的电子能谱,通过对比电子能谱指数和产生硬X射线的电子谱指数发现,低能电子谱指数与产生硬X射线的电子谱指数呈现正相关,但所有事件低能电子谱指数明显小于产生硬X射线的电子谱指数;而电子事件的高能电子谱指数与产生硬X射线的电子谱指数的对比发现,半数事件中,电子高能谱指数与产生硬X射线的电子谱指数一致,而另一半事件中,产生硬X射线的电子谱指数陡于实地观测到的电子高能谱指数.这16个事件也伴随强3He的观测,有13个是明显^(3)He/^(4)He>0.01的富含3He电子事件,另外3个^(3)He/^(4)He<0.01.16个事件中有15个事件日冕仪的观测并且其中14伴随日冕物质抛射.通过将考虑行星际传播过程中能量损失的模拟电子事件能谱与观测对比,可以知道电子事件的源区应该处于高日冕(~1.3太阳半径),考虑密度模型的变化之后,源区位置也处于高日冕(约1.1~1.3太阳半径),并且基于这些结果,本文提出新的太阳高能电子事件加速物理图像.