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腊肠模在耀斑环参数诊断中的应用
[ 录入者:admin | 时间:2016-10-22 09:06:20 | 作者:Chen,Shaoxia;Li,Bo | 来源: | 浏览:564次 ]

耀斑光变曲线中常常出现周期不等的准周期脉动。至迟在上世纪六十年代末,这一现象就已为研究者所知,近半世纪的积累表明,这种脉动在耀斑爆发的各个相、在由射电直至gamma线的众多波段都有很多观测例证。周期不同的准周期脉动有不同的解释机制,其中周期在秒量级的那些通常被认为源于耀斑环内的快腊肠驻波。快腊肠模是磁环所支持的一种可压缩、轴对称集体震荡,会导致密度及轴向磁场的周期性变化。对耀斑环来说,这类周期性变化会调制各类辐射机制的效率,从而周期性地调制耀斑光变曲线。

如果耀斑光变曲线确实可归因为耀斑环中的腊肠驻波,那么基于波动周期和衰减时间对耀斑环物理参数的理论依赖,就可用这两个量的实测值来反推耀斑环物理参数。这类实践是太阳物理中广受重视的分支太阳大气磁震学的经典应用之一。

耀斑环内快腊肠模的理论研究一般都假定环内外参数为跳跃式的阶跃型分布,并且常忽略耀斑环内高温高密导致的较大热压(即采用所谓冷磁流体近似)。这些简化措施显然与现实耀斑环相差甚远。我们首次理论考察了参数横向连续分布的、热压非零的磁环中的腊肠模,获得了具有相当一般性的色散关系。基于这一理论,我们探讨了非零热压对腊肠模参数诊断的影响。为量化这一影响,我们考察当环内热压磁压比值(即等离子体beta)在01之间变化时,腊肠模的周期和衰减时间与冷磁流体结果的差异。计算结果表明,无论腊肠模是否衰减,当周期以快波穿越时间度量时,有限beta对其影响很小。物理上,这一结果可归因为腊肠模的轴向空间尺度远长于横向尺度,也就是说,其有效波矢与磁环夹角甚大。观测上,这意味着对无衰减的准周期脉动来说,我们可以采用数学上简单得多的冷磁流体理论(由陈绍霞、李波等给出,2015 ApJ 812 22),但需要将反推得到的耀斑环内Alfven速理解为横向快波速。然而对衰减时间来说,即便以横向快波时间来度量,它对环内等离子体beta的依赖也显著得多。这意味着对有衰减的准周期脉动而言,我们的推荐是利用本文给出的非零beta的较为复杂的理论。

该项研究结果由山东大学空间科学研究院联合中国科学院国家空间科学中心共同完成,已被The Astrophysical Journal接收,将于近期发表。(Shao-Xia Chen, Bo Li, Ming Xiong, Hui Yu, and Ming-Zhe Guo, FAST SAUSAGE MODES IN MAGNETIC TUBES WITHCONTINUOUS TRANSVERSE PROFILES: EFFECTS OF A FINITE PLASMA BETA)。论文作者感谢973项目、国家自然科学基金、山东省基金的支持。

 

下图给出了有限beta磁环内,以横向快波时间度量的快腊肠模的周期和衰减时间与冷磁流体相应值差异最大值的等值线图。横轴是磁环内外密度之比,纵轴是磁环长度与半径之比。



 
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