我国“夸父一号”揭示高能 C 级太阳耀斑中的反常电子加速行为

IT之家 7 月 15 日消息，我国首颗综合性太阳观测专用卫星“夸父一号”在轨运行已满 1000 天，正在持续积累太阳活动第 25 周高峰期的太阳爆发观测数据。

中国科学院紫金山天文台宣布，“夸父一号”科学团队利用硬 X 射线成像仪载荷的观测数据，探讨了高能 C 级耀斑的统计属性，发现了不同于传统认知的反常电子加速特性，为理解太阳爆发中的电子加速和能量释放机制提供了新视角。这一发现是“夸父一号”卫星“一磁两暴”（太阳磁场、耀斑、日冕物质抛射及其本质关联）核心科学目标的重要进展。

有研究表明，耀斑与日冕物质抛射通常如影随形，且耀斑级别越高，两者关联性越强。对于 X 级大爆发，这个关联性接近 100%。同时，日冕物质抛射的加速过程也往往和表征高能电子的硬 X 射线流量曲线有较高的一致性。因此，高效的电子加速以及高达数百 keV 甚至 MeV 以上的电子出现在 X 级耀斑中并不奇怪。但是，近些年的观测发现，电子加速在部分低级别耀斑中也可以很高效。目前，关于这类耀斑缺少系统性认知。

该研究聚焦于高能 C 级耀斑即明显具有高能电子的中小规模太阳爆发。研究通过自主开发的耀斑识别算法，在 2022 年 12 月至 2024 年 10 月硬 X 射线成像仪数据中找到 1331 个 C 级耀斑，其中 127 例是具有大于 30 keV 硬 X 射线辐射的高能 C 级耀斑。相比其他 C 级耀斑，它们表现出更显著的电子加速和更高能的辐射。研究剖析了该类耀斑的统计属性，发现其软 X 射线辐射与 30 keV 以上硬 X 射线辐射无明显相关性，且随着耀斑级别降低，电子加速效率未显著下降。

进一步，该研究统计对比了此类耀斑与其他多波段观测特征的关联性，包括喷流、射电 III 型暴、日冕物质抛射和 360 nm 辐射增强。根据以往统计研究结果，C 级耀斑有伴随日冕物质抛射的占比可达 20%，研究预测高能 C 级耀斑有伴随日冕物质抛射的占比应更高。但是，127 例高能 C 级耀斑事件中仅有 5 例伴随有日冕物质抛射，且均是喷流相关的窄日冕物质抛射。这提示，高能 C 级耀斑不能用标准爆发模型来解释，且其中高效的电子加速成因可能与其非爆发型的磁场结构相关。

相关研究成果已于 6 月 24 日发表在《天体物理学杂志快报》上，为理解太阳电子加速机制和耀斑-日冕物质抛射本质关联提供了新线索，IT之家附论文地址：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/addf2f