太阳射电爆发现象中的电子回旋脉泽辐射

Solar radio bursts are one of the most important solar eruptive activities, which are observed most in detail. The complex and plentiful fine structures their dynamical spectra not only contain a lot of information about local magnetic fields, plasmas, and energetic electrons in emission sources, but also are important experimental data for us to study and develop general theories of radio emissions. The present project plans to study in detail electron cyclotron maser emission (ECME) in solar radio bursts by use of new observations of solar radio bursts, especially observational data from the Solar Radio Coronagraph of China, which will be finished soon. ECME is one of the most important emission mechanisms in astrophysical radio emission phenomena. In a recent project, we have made some important progresses and found that ECME can be efficiently excited by the low-energy cutoff distribution of power-law energetic electrons, which are produced commonly in various astrophysical activities. These researches of the present project are important not only to the diagnosis of macro-physical conditions and the understanding of microphysical mechanisms of solar eruptive activities, but also to the further verification and development of theories of radio emissions in astrophysics.

太阳射电爆发辐射是最主要的太阳爆发活动之一，也是观测最细致、资料最丰富的射电辐射现象。它们复杂、多样的动力学谱不仅携带有太阳活动区局部磁场、等离子体和高能电子的丰富信息，也是深入研究和发展一般射电辐射理论重要的实验资料。本项目计划结合最新的观测资料、特别是我国即将建成的太阳射电日像仪的观测资料，深入研究太阳射电爆发现象中的电子回旋脉泽辐射机制，充分利用我国自主观测的先进资料，争取在太阳射电物理领域取得一些国际领先的研究成果。磁场中高能电子的回旋脉泽辐射是最重要的射电辐射机制之一。在最近完成的国家自然科学基金项目中，我们针对普遍产生于各类天体活动现象的幂律谱高能电子回旋脉泽辐射理论的研究取得了一些重要进展。本项目申请希望在基金的继续支持下将其进一步延伸到太阳射电爆发现象的应用研究中。这对太阳爆发活动宏观物理条件的诊断和微观物理机制的理解、以及射电辐射理论的进一步检验和发展都具有重要意义。

太阳射电爆发辐射是最主要的太阳爆发活动之一，也是观测最细致、资料最丰富的天体射电辐射现象，而阿尔文波是普遍存在于空间和天体等离子体环境中的低频电磁扰动。本项目主要针对阿尔文波对电子回旋脉泽辐射机制的影响及其在太阳射电爆发现象中的应用开展了一系列研究工作，主要研究内容包括：1）阿尔文波对电子回旋脉泽辐射偏振的影响；2）快电子束的速度分布特征对回旋脉泽辐射的影响；3）阿尔文波的激发和产生机制。研究发现：1）当阿尔文波超过某一临界强度时，将使电子回旋脉泽辐射的偏振状态由反常模偏振变为正常模偏振；2）快电子束的束流特征速度、峰值投射角、以及投射角分布弥散度等特征物理参量会显著影响其回旋脉泽辐射的物理特性；3）快电子束的电流不稳定性能够有效地激发阿尔文波的产生。有关结果对于太阳射电爆发观测中的复杂动力学谱的演化及其精细结构成因的分析与诊断都将具有重要的科学意义和应用前景。