发现在8个太阳半径的径向距离处，太阳风的速度超过阿尔芬速度！

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太阳微波低频段射电III型爆发是天基和陆基仪器常规观测到的最强无线电信号之一，它们是通过等离子体发射机制产生，当超热电子束与周围的等离子体相互作用时，触发等离子体频率(基波发射)或二次谐波(谐波发射)的无线电发射。当电子束从太阳向外传播时，随着周围太阳风等离子体密度的降低，无线电辐射以逐渐降低的频率产生。III型爆发可以在很大的经度范围内同时探测到，其射电源径向距离比电子密度模型预测的要大得多。


这些模糊的特性，通常归因于电子密度不均匀性对无线电波的散射。帕克太阳探测器(PSP)航天器于2018年8月发射升空，是美国国家航空航天局(NASA)探测太阳外冕的项目，主要科学目标是确定太阳日冕磁场的结构和动力学，了解太阳日冕和太阳风是如何被加热和加速的，并确定哪些过程对太阳高能粒子有作用。一项新的研究报告了对III型爆发衰减时间和密度波动测量的统计研究。


研究人员分析了帕克太阳探测器在近日点期间观测到的大量III型爆发，以便从统计上恢复它们作为频率函数的指数衰减时间。在此期间，与太阳的径向距离从35.7到53.8太阳半径不等。科学家对位于1AU的航天器，观测到125千赫至1兆赫之间的152个III型爆发进行了类似分析，得到的光谱折射率约为帕克太阳探测器的两倍。研究人员指出，1兆赫的等离子体频率，对应于8个太阳半径的径向距离，在那里太阳风的速度通常超过阿尔芬速度。


此时太阳风就变成了超级阿尔夫涅克(Super AlfvéNic)，因此，随着背景等离子体的显着变化，III型爆发特性在1 MHz的频率附近变化也就不足为奇了。科学家们指出，III型爆发在1兆赫时也显示出最大的功率谱密度。研究人员用蒙特卡罗模拟技术来研究散射对衰变时间的作用，根据到达时间，计算了衰变时间，并将其与帕克太阳探测器观测到的时间进行了比较。结果表明，观测功率谱密度的指数衰减，可以用太阳风中密度不均匀性对无线电信号的散射来解释。


在有效湍流尺度长度下，相对电子密度波动为0.09-0.22。总而言之，根据之前在较低频率下的观测，在1到10 MHz之间的III型突发衰减时间在统计上比预期要长。这既可以用Alfvén点以上不同的环境等离子体参数来解释，也可以因为较好地观测到了1 MHz以上的谐波分量。如果后者为真，则可以使用指数衰减时间的变化来区分单个III型爆发中的基波和谐波分量。


通过比较帕克太阳探测器观测和蒙特卡罗模拟，研究人员预测，在2.5到14个太阳半径之间的径向距离处，相对密度波动的范围在0.22到0.09之间。
博科园｜研究/来自：欧洲太阳射电天文学家协会
参考期刊《天体物理学》
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