日冕中呈各向異性無線電波散射，太陽射電爆發在湍流介質中產生

太陽射電爆發是在太陽大氣湍流介質中產生的，其觀察到的性質(源位置、大小、時間剖面、極化等)，受到從發射器到觀察者無線電波傳播的顯著影響，無線電波在隨機密度不規則上的散射，長期以來一直被認為是解釋射電源大小的重要過程，位置，方向性以及強度-時間曲線等。雖然已經開發了許多蒙特卡羅模擬來描述無線電波散射（主要針對各向同性密度起伏），但並非所有人都同意，新研究通過擴展和改進前面的描述來解決這一重要問題。

• （博科園圖示）模擬受無線電波傳播影響的源，因為它與觀察者視線以不同的角度傳播。左邊、中間和右邊的面板說明了分別以θ=0o，10o，30o角度傳播到觀察者視線源的外觀。圖片：Figure adapted from Kontar et al

在最新研究中，研究人員回顧了用於求解Langevin方程的數值蒙特卡羅技術，模擬源大小和時間剖面。各向同性散射與太陽射電源大小和時間剖面的觀測不一致。因此構建了一個新的模型，能定量分析無線電波在包含軸對稱，但各向異性散射分量介質中的傳播。推導了各向異性散射情況下Langevin方程的顯式表達式。假設光子以不同角度傳播到觀察者的視線(LOS)(見圖2)，研究從射線跟蹤模擬獲得的源的屬性(見圖1)。

（博科園圖示）該動畫顯示了來自以32兆赫發射的無線電點源的光子在進入日光層時如何受到無線電波傳播效果的影響(其中α=0.3，ϵ=0.8)。左側面板說明了如果源直接向觀察者傳播，則源將出現的方式，而右側面板表示如果源垂直於觀察者的視線傳播，則源將如何出現。圖片：Figure adapted from Kontar et al

研究發現，沿x方向的FWHM源大小隨著與LOS的角度增加而減小，而y方向上的FWHM源大小變化很小。有趣的是，儘管無線電波散射效應導致源尺寸較大，但方向性主要在徑向；這一結果不同於早期的結果，即由於散射而產生的各向同性方向性(發射模式)。將來自數值蒙特卡羅模擬的源大小和時間剖面測量結果，與寬頻率範圍(0.02-500 MHz)上的源大小和衰減時間觀測進行了比較。研究人員發現，只有在考慮各向異性的情況下才能匹配觀測的源大小和衰減時間，而當忽略時，一次只能匹配兩個屬性中的一個。

這項研究主要結果來自於將模擬與組合成像和時延觀測作為頻率的函數進行比較。這種比較使科學家們得出結論，在很大的頻率範圍內，對III型太陽射電爆發大小和持續時間的觀測需要太陽和地球之間整個日光層中的各向異性散射，各向異性因子為0.3，密度波動主要垂直於徑向。同時，關於密度波動水平的結論也依賴於，因此需要了解外部密度尺度。所開發的數值模型表明，對於發射等離子體無線電發射所有類型的射電爆發，各向異性密度漲落（平行方向上的較低功率）需要同時考慮源尺寸和衰減時間。

博科園｜研究/來自：歐洲太陽射電天文學家協會

參考期刊《天體物理學》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab40bb

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