太阳耀斑中色球蒸发的微波和硬X射线观测研究

根据标准模型，太阳耀斑中磁场重联加速的高能电子向下运动到色球层，由于与周围低温高密度的色球物质碰撞而加热当地的等离子体，进而增加当地的气体压力，一部分色球物质会沿着磁场环向上运动，这种现象被称为色球蒸发。此时，在耀斑环中存在向上（色球蒸发）和向下（高能电子）两种运动。如果耀斑发生在日心附近，紫外光谱上可观测到蓝移现象，这就是文献中色球蒸发的光谱观测证据。同时，由于上升的色球物质的温度低密度高特性，会导致射电辐射的高频截至。这是文献中色球蒸发的射电证据。最近，在RHESSI卫星的资料中发现耀斑中硬X两足点源先上升，最后与原有的环顶源合并，这是色球蒸发的硬X射线观测证据。目前，色球蒸发证据只是在单个波段被观测到，多波段研究色球蒸发仍旧是太阳物理中一个热点。本项目主要研究两个方面，一是在同一个耀斑中研究色球蒸发的微波和硬X射线证据，二是利用RHESSI观测资料来研究色球蒸发速度随时间的演化规律。

太阳耀斑过程中的动力学过程的观测研究一直是国内外太阳物理的研究前沿。随着观测设备的发展，多波段、高精度观测太阳耀斑爆发过程已经是目前研究课题的主要方向。根据耀斑的表中模型，耀斑中的各种能力均是由磁场能通过重联过程转化而来。在耀斑的开始阶段，磁场重联首先是加速高能电子束流，把磁场能转化成电子携带的非热能。非热电子束是同时向上（外日冕方向）和向下（光球表面方向），观测上就对应的是双向III型爆发对。当向下运动的高能电子遇到高密度和低温度的色球物质时，高能电子将全部被阻挡，把自身的非热能转化成热能来加热当地的等离子体，同时产生硬Ｘ射线辐射。由于局部温度升高，压力增大，促使当地的等离子体向日冕运动，其速度可以达到几百公里每秒，这就是耀斑过程中的“色球蒸发”现象。这些上升运动的物质最终会充满整个耀斑环，观测上在耀斑后期均有很明亮（X射线波段）的高温耀斑后环。这些高温物质同时产生软X射线，当非热电子注入结束时，软X射线辐射达到极大。观测上就是软X射线的时间变化曲线与硬X射线曲线的时间积分相关，这就是耀斑中的”Neupert”效应。色球蒸发有几百公里每秒这样大的速度，使得早期在光谱观测上就得到证明，因为色球蒸发引起的上流运动很明显，光谱速度是几百公里每秒的蓝移速度。在前面电子束流产生的色球物质向上运动的同时，如果磁场重联还在继续，那就有高能电子连续的向下运动，则它们将遇到的是色球蒸发物质（向上在运动），在观测上这就产生硬Ｘ射线源的运动，从耀斑环的足点向环顶运动的过程，这就是色球蒸发的硬Ｘ射线观测证据。由于色球蒸发物质与日冕物质温度和密度都不同，在微波段观测到的微波辐射谱的高频截止，并向低频运动的过程，被认为是色球蒸发的微波观测证据。本项目就是利用RHESSI硬X射线和Nobeyama微波观测来研究同一个耀斑中的色球蒸发的硬X射线和微波辐射证据，或者和Hinode紫外光谱观测来研究同一个耀斑中的色球蒸发的紫外谱线蓝移和硬X射线证据。