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X射线天文台慧眼卫星探测到第24太阳活动周最大耀斑并揭示非热电子演化

2021-07-21 09:40     来源:中科院高能物理研究所     X射线伽马射线

国际天文学期刊The Astrophysical Journal近期即将发表武汉大学物理科学与技术学院天体物理中心王伟教授课题组最新研究成果。该研究报道了中国第一颗X射线天文台慧眼卫星数据揭示了第24太阳活动周最大耀斑的非热电子演化特征。

论文题目为“Non-thermal electron energization during the impulsive phase of an X9.3 flare revealed by Insight-HXMT” (《慧眼卫星揭示 X9.3级耀斑脉冲阶段的非热电子激发过程》)。武汉大学为第一作者单位,天体物理中心王伟教授为通讯作者,张平博士为第一作者,中国科学院高能所以及北京大学,中国科学院紫金山天文台等单位参与研究。

太阳作为离地球最近的高能天体源,研究其高能辐射过程一方面可以预警爆发性活动,预报空间天气,为人类探索宇宙保驾护航;另外一方面也可以作为理解遥远的宇宙高能天体辐射源的实验室。太阳和人类生活息息相关,对其观测和研究也几乎完整的覆盖了整个电磁波谱,但是我们目前依然无法准确的解释太阳磁场的起源,太阳日冕高温的形成以及太阳非热电子的加速以及分布。

2017年9月6日太阳的一次X9.3级的太阳耀斑是第24太阳活动周最大耀斑,国际上大部分高能探测器由于各种原因却无法监测其高能爆发活动。慧眼卫星上本来用来排除背景的碘化铯探测器则首次完整地获得该耀斑的硬X射线-伽马射线光变及演化。高能耀斑的硬X射线-伽马射线连续谱来自于非热电子的轫致辐射过程,如此便得到了耀斑过程中非热电子的谱指数演化,而非热电子在日冕中加速同时也是可以非常有效的辐射射电信号,因此研究团队结合多个射电望远镜数据以及回旋同辐射模型,进一步限制了耀斑过程中非热电子密度的演化,以及日冕磁场的演化。

该发现表明,慧眼卫星不但能够完成原设定的扫描巡天、观测黑洞和中子星以及开展脉冲星导航实验等科学和技术目标,其科学研究能力和目标已经得到了显著的扩展,能够观测研究宇宙伽马射线暴、引力波爆发高能电磁对应体和快速射电暴,并且对太阳的高能爆发开展了高质量观测研究,为理解太阳高能辐射随时间演化提供了新的观测结果,也有助于理解地球的空间天气活动。

论文链接:[2106.09506] Non-thermal electron energization during the impulsive phase of an X9.3 flare revealed by Insight-HXMT (arxiv.org)

https://arxiv.org/abs/2106.09506

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