日冕激波、电子加速与II型射电暴

Significant progresses were made in our latest studies on solar type II radio bursts that are excited by energetic electrons accelerated at coronal shocks. These studies provide a novel approach of inferring the radio source properties, and new ideas of the generation of coronal metric type II bursts. Based on these progresses, and to further improve our understanding of the complete process of the solar eruption-coronal shock-electron acceleration-radio bursts, we propose this project including the following research topics: (1) combining the high-resolution EUV, white-light, and radio dynamic spectral observations, to investigate the coronal response of solar eruptions, especially the coronal mass ejections (CMEs), with the focus on the formation and evolution of coronal shocks and relevant disturbances as well as their interactions with pre-existing coronal structures; (2) combining the radio spectral and imaging data and the knowledge about the coronal shock as obtained from (1) to explore the origin of type II bursts, their source properties and excitation conditions, (3) investigating the physical conditions for efficient electron acceleration at shocks through in-situ and numerical simulations, to simulate and clarify the roles of coronal magnetic structures (e.g. coronal streamers and loops) and coronal turbulence, in the excitation of metric type II radio bursts. The project is aimed to improve our understanding of the physics underlying the seemingly complex processes through constructive collaborations among team members.

近期，课题组在针对由日冕激波加速电子所产生的射电爆发(即II型暴)研究方面取得进展，为射电源区诊断提供了新思路；提出可能存在一类特殊的II型暴事件，日冕闭磁结构如冕流等在其中可能有重要作用。基于这些新进展和新认识，本项目力图通过团队协作，以加深对太阳爆发-日冕激波-电子加速-射电爆发这一连锁物理的理解为目标，提出如下研究内容：(1) 利用高分辨成像观测、光谱分析，研究太阳爆发，特别是日冕物质抛射的日冕响应过程，聚焦于激波和有关日冕扰动的形成和演化、激波参量及激波与日冕结构的作用过程；(2) 联合分析射电成像和动态谱观测数据，将射电辐射与爆发-激波过程相结合，分析II型暴的起源、源区性质和可能的产生条件；(3) 在此基础上，通过实地探测激波-粒子数据分析和数值模拟研究日冕激波有效加速电子的物理条件，定量分析日冕磁结构(如冕流、冕环)、湍动等在米波II暴产生过程中的作用。

本项目一方面针对太阳射电II型暴，特别是II型暴起源与爆发体和日冕结构作用之间的关系、日冕大尺度闭场（冕流等结构）对激波电子加速方面的作用做了系统性的研究。项目研究从观测数据分析出发到冕流-激波-粒子加速数值模拟，对于项目提出的大尺度闭场结构对日冕激波粒子加速和射电激发方面具有重要作用这一观点提供了有力支撑。另外，在爆发前相结构的射电表征、运动IV型暴源区物理性质方面，做出了新的观测发现，为基于射电辐射开展细致参数诊断、理解IV型暴辐射机理提供了重要观测约束。此外，还有不少重要工作集中在太阳爆发物理过程和爆发机理研究方面，例如提供了CME-breakout机制的观测证认与日冕双源事件新机理，找到黑子旋转直接驱动CME 爆发的观测依据等。..基于项目所开展的多年研究工作，在“产生原始科学数据、提升原始创新能力”的科学研究需求驱动下，团队开始逐步发展太阳日冕的射电探测技术。通过4-5年的建设，主要在学校学科建设经费和本项目引领和经费支持下，建立了以发展掌握太阳射电探测关键技术为核心要务的空间电磁探测技术实验室，研发并建成常规运行的槎山太阳射电观测站，得到了一批太阳米波射电爆发的频谱精细结构，且已基于自主科学数据发表了多篇论文。这些属于项目科研带动下，催生出来的技术成果，对于团队未来发展具有重要意义，有望建成未来团队所依托的重大科研设施。这些科学与技术方面的研究成果构成了一个整体，在实现项目对四位一体连锁物理过程的分别理解和整体认识的研究目标的同时，找到了下一步发展的目标和重心。..项目共发表标注论文共在主流SCI期刊发表研究论文53篇，其中有41篇发表于影响因子5-6的期刊ApJ（ApJL, ApJS），11篇发表于影响因子3左右的期刊J. Geophys. Res.、Sol. Phys.和Phys. Plasmas等，1篇发表于RAA期刊，申报专利5项。项目成果近10次在美国天文学会AAS-NOVA网页、RHESSI和CSERA等仪器组或科学协会选为研究亮点（Research Highlights或Nuggets）。具体参见本报告后面内容。