磁流體激波加速電子會產生高速電子流,高速電子流與背景等離子體相互作用會激發射電輻射,對于日冕激波,這一過程最終會以太陽II型射電暴的形式出現在射電頻譜圖上,被我們記錄。磁場是磁流體激波有別于流體力學激波的靈魂。磁場構型在激波加速粒子,激發射電輻射的過程中起到了什么的作用?人類對這一問題尚缺乏了解。
圖1 勢場外推得到的激波面附近的三維磁場結構。
對此問題,科研工作者(Su等人)對一個日冕激波的磁場結構進行了研究。利用太陽動力學天文臺和日地關系天文臺在極紫外波段的立體觀測,科研工作者開發了三維激波面的擬合程序。結合法國Nancay射電日像儀觀測和太陽磁場的勢場外推,科研人員開發了計算激波面上矢量磁場的方法。用這個方法,科研工作者定位了II型射電暴源區在三維激波面上的位置,并得到了激波面上的三維背景磁場結構。
在這個工作中,科研人員發現射電源區的背景磁場與激波面的夾角并不呈正態分布,而是呈現出雙峰分布的結構。雙峰分布的磁場結構表明激波面上的磁場存在明顯的剪切,這種磁剪切的磁場結構可能在激發射電輻射中起到了重要作用,同時也表明激發射電輻射的磁場條件可能遠比想象的要復雜。
圖2 太陽動力學天文臺和日地關系天文臺在極紫外波段觀測到的日冕激波,藍色為擬合的激波三維結構,紅色和綠色等高線為射電源區。
此外,利用描述激波各參數在上下游之間關系的數學工具(R-H關系),科研工作者得到了激波上下游的壓縮比、磁場、Alfven馬赫數等。科研工作者所開發和使用的這套方法為磁流體激波的三維磁場結構在激發射電輻射中所起到作用的參數化研究提供了示范。
圖3 激波面上磁力線與激波面的夾角(b和e)和磁場強度(c和f)的分布圖。
在未來,科研人員期待結合三維激波的觀測和日球層中的局地衛星觀測,進一步揭示磁流體激波II型射電暴所需的磁場條件;科研人員也期待日冕激波與超新星遺跡激波的比較研究,這將有助于檢驗宇宙中不同尺度的磁流體激波誘發射電輻射的磁場條件是否一致。相關論文發表在《天體物理學報》上,作者為Su等人。