宇宙线的超新星遗迹起源

宇宙线的起源是高能天体物理的核心问题之一.一直以来,超新星爆发被认为是能谱膝区以下宇宙线的主要来源.多波段观测表明,超新星遗迹有能力加速带电粒子至亚PeV (10~(15)eV)能量.扩散激波加速被认为是最有效的天体高能粒子加速机制之一,而超新星遗迹的大尺度激波正好为这一机制提供平台.近年来,一系列较高精度的地面和空间实验极大地推动了对宇宙线以及超新星遗迹的研究.新的观测事实挑战着传统的扩散激波加速模型以及其在银河系宇宙线超新星遗迹起源学说上的应用,深化了人们对宇宙高能现象的认识.结合超新星遗迹辐射能谱的时间演化特性,构建的时间依赖的超新星遗迹粒子加速模型,不仅能够解释200 GV附近宇宙线的能谱反常,还自然地形成能谱膝区,甚至可以将超新星遗迹粒子加速对宇宙线能谱的贡献延伸至踝区.该模型预期超新星遗迹中粒子的输运行为表现为湍流扩散,这需要未来的观测以及与粒子输运相关的等离子体数值模拟工作来进一步验证.     

天宫2号POLAR探测器的低能X射线在轨定标

伽马暴偏振探测仪(POLAR)是天宫2号实验室上搭载的一个γ射线偏振仪,于2016年9月15日搭载在天宫2号进入低轨运行,主要用于探测在50-500 keV能区的硬X射线辐射的线偏振.POLAR由25个模块组成,每个模块有64个塑料闪烁体棒,总计有1600个塑料闪烁体棒,具有较大的有效探测面积和视场.在轨运行期间探测到多个小耀斑,它们的硬X射线光子能量通常小于50 keV,无法直接使用在轨和地面的高能定标结果来进行能谱分析.结合拉马第太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)对耀斑SOL2016112907能谱的观测和蒙特卡洛模拟,对耀斑期间被激活的闪烁体棒进行能量低于50 keV的低能相对定标.虽然定标得到的能量阈值(～10 keV)和转换因子相对稳定,但是和高能定标给出的结果相比有显著差异,并且不同闪烁体棒显示出的差异没有明显的规律性.     

耀斑软X射线流量的统计性质

为了更定量地研究太阳耀斑软X射线辐射的统计性质,发展了一套对于给定峰值流量区间的耀斑的自动识别程序,并用它分析了从1980年到2013年GOES(Geostationary Operational Environmental Satellite)在两个软X射线波段上对太阳耀斑的观测.研究发现耀斑软X射线流量在峰值附近变化的统计特征和耀斑流量峰值的绝对大小无关:平均而言耀斑流量的上升时间约是下降时间的一半,而且高能量通道的上升和下降时间比相应的低能量通道时间要短,但是这些时间还是会随着耀斑流量变化幅度的增加而增加.     

一类X射线发射度在脉冲相具有显著指数增长特征的太阳耀斑

太阳耀斑脉冲相的X射线光变曲线的复杂性表明此阶段有多种物理过程参与其中.基于某些显著的观测特征对耀斑分类可以用来探索这些特征的物理起源.对GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite)卫星观测数据的分析表明有一类X射线发射度在脉冲相呈显著指数增长的耀斑.指数增长阶段的平均温度为正态分布.在此温度分布1σ之内的大多数耀斑属于B级或C级耀斑,其GOES低通道流量的峰值分布为对数正态分布.指数增长相的增长率和持续时间也遵循对数正态分布.持续时间分布范围大概为几十秒到几千秒.正如所预期的,增长时标同软X射线的衰减时标具有相关性.此外,指数增长相的增长率与持续时间呈强烈的反相关,而且随增长率的增大,对应的平均温度也有缓慢增大的趋势.