太阳风电荷交换(Solar Wind Charge Exchange,简称SWCX)是指太阳风中高价态的离子(C、N、O等)和中性成分(地球空间中次要是中性H)发作碰碰,获得一个电子进入激发态,随后在回到基态的过程中释放出软X射线波段的光子。地球磁层的SWCX软X射线辐射次要发作在日侧的磁鞘和极尖区,因而操纵软X射线不雅测手艺,可深切认知磁层X射线辐射特征及太阳风-磁层耦合特征。

日冕物量抛射(Coronal Mass Ejection,CME)是太阳系内规模更大,水平最猛烈的能量释放活动。CME从太阳释放到行星际空间即为行星际日冕物量抛射(Interplanetary Coronal Mass Ejection,简称ICME)。ICME传布到近地空间,将会引起地磁暴、极光等现象,可对空间探测、卫星运行、通信、电力设备和输油管道等产生显著影响。

在ICME的感化下,地球磁层SWCX软X射线辐射也会产生响应,但在ICME本体感化下磁层X射线辐射是加强仍是削弱,此前其实不确定。因为,一方面ICME中重离子的价态凡是较高、离子品种更丰硕,SWCX辐射强度倾向于加强;而另一方面因为ICME的膨胀,ICME内部的等离子体数密度一般较四周太阳风低,SWCX软X射线辐射趋于削弱。ICME的地球物理效应一般发作于ICME本体感化于磁层的期间(非ICME驱动的鞘区),因而权衡SWCX软X射线辐射强度及谱线的响应特征,关于太阳风-磁层耦合的X射线成像探测颇具意义。

近日,中国科学院院士王赤、中科院国度空间科学中心太阳活动与空间气候重点尝试室研究员孙天然和博士生张颖洁等人,与英国莱斯特大学、中科院紫金山天文台、国度天文台等合做,操纵XMM-Newton天文X射线卫星对ICME期间的磁层SWCX软X射线辐射停止研究。该事务发作在2011年2月18日,地球磁层先是遭到ICME驱动的鞘区(CME压缩四周太阳风构成,具有高档离子体密度特点)影响,随后又遭到ICME本体(具有低等离子体密度的特点)的影响。研究成果表白,固然ICME中的太阳风量子通量下降到较低程度,但是SWCX软X射线辐射却加强了。因为ICME中的离子具更高的电离形态,有效加强了来自重离子(如Ne、Mg和Al)的线发射强度。因而,虽然量子通量低,ICME中较高的高价态离子品貌有利于磁层软X射线不雅测。ICME感化下的地球磁鞘辐射出了愈加丰硕的谱线。此外,XMM-Newton卫星不雅测得到的SWCX离子发射线强度与ACE原位测得的离子品貌的变革具较好的一致性,那证明SWCX辐射光谱诊断可用于长途阐发太阳风中高价态离子的散布。

相关功效颁发在《天体物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters)上。研究工做得到国度天然科学基金重点项目、中科院前沿科学重点研究方案、中科院空间科学战略性先导科技专项、中科院研究基金和国度重点尝试室专项研究基金、中科院青年立异促进会优良会员帮助方案等的撑持。

行星际日冕物质抛射期间的磁层软X射线辐射研究获进展,行星际日冕物量抛射期间的磁层软X射线辐射研究获停顿,第1张图1.ICME驱动的鞘区(上)和ICME(下)持续抵达地球期间,磁层软X射线辐射示企图。行星际日冕物质抛射期间的磁层软X射线辐射研究获进展,行星际日冕物量抛射期间的磁层软X射线辐射研究获停顿,第2张图2.ACE原位测得的太阳风离子品貌(左),按照ACE不雅测计算得到的SWCX效率因子(中)XMM-Newton不雅测得到的SWCX离子发射线强度(右)。来源:中国科学院国度空间科学中心

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