太陽高能粒子（SEP）事件是行星際空間中能量粒子突然增加的事件，主要分為與太陽耀斑有關(guān)的脈沖型事件和與日冕物質(zhì)拋射有關(guān)的緩變型事件。SEP被耀斑或者日冕物質(zhì)拋射驅(qū)動(dòng)的激波加速后，沿行星際磁場傳播可達(dá)近地空間。除此之外，由行星際中太陽風(fēng)高速流與低速流相互作用形成的共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)，對(duì)能量粒子的加速和傳播也起著重要的作用。尤其在太陽活動(dòng)低年，共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)是內(nèi)日球?qū)拥闹饕芰苛Ｗ釉础８咄康哪芰苛Ｗ邮录梢栽斐山乜臻g的災(zāi)害性擾動(dòng)，損害衛(wèi)星及星載設(shè)備，危害宇航員的生命安全。

　　通常認(rèn)為共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)會(huì)在3-4AU處形成激波對(duì)，即：位于壓縮區(qū)前沿的前向激波和處于壓縮區(qū)后沿的反向激波。粒子被激波加速后會(huì)沿行星際磁場傳播回到1AU附近被觀測到，這些粒子通常表現(xiàn)出明顯的各向異性，且較低能的粒子會(huì)受到明顯的傳播調(diào)制效應(yīng)。但是如今越來越多的觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有些與共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)有關(guān)的能量粒子事件并未表現(xiàn)出上述特征，這表明共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)中可能存在局地加速的機(jī)制來加速粒子。

　　近日，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心太陽活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈芳研究員團(tuán)隊(duì)對(duì)STEREO-A在2016年8月21-24日觀測到的一個(gè)與共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)有關(guān)的能量粒子事件進(jìn)行了研究。通過對(duì)觀測數(shù)據(jù)（見圖1(a)）的分析發(fā)現(xiàn)STEREO-A未局地觀測到共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)激波的存在，不同能量的質(zhì)子近似于各向同性分布，且質(zhì)子通量曲線變化趨勢類似。這些都表明能量質(zhì)子通量的抬升可能應(yīng)該歸因于共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)中存在的局地加速機(jī)制。沈芳團(tuán)隊(duì)建立了一套耦合模型，將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的太陽風(fēng)背景解析模型與描述能量粒子在行星際中傳播與加速的粒子模型結(jié)合，來模擬粒子在更貼近實(shí)際的行星際空間中的傳播與加速過程。使用耦合模型模擬STEREO-A所觀測到的該能量粒子事件，與觀測結(jié)果較為吻合，并進(jìn)一步探究了該能量粒子事件形成的原因。通過模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，粒子在共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)傳播的過程中，會(huì)受到行星際磁場中“trap-like”的磁場結(jié)構(gòu)的明顯調(diào)制。粒子在類似磁鏡的磁結(jié)構(gòu)間來回散射并經(jīng)歷多重加速和減速的過程，是造成該能量粒子事件中粒子通量曲線抬升的主要因素。該研究對(duì)理解共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)中的粒子局地加速機(jī)制有較為重要的意義。

　　該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助，相關(guān)論文已發(fā)表在國際期刊 Astronomy & Astrophysics上，文章第一作者為博士生陶新祎，通訊作者為沈芳研究員。

　　Citation: Tao, X., Shen, F., Wei, W., Zhu, Y., Luo, X., & Feng, X. (2024). Modeling energetic proton transport in a corotating interaction region: An energetic particle event observed by STEREO-A from 21 to 24 August 2016. Astronomy & Astrophysics, 682, A82.  https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347248

（a）

(b)

圖1 (a) ：STEREO-A于2016年8月21-24日觀測到的與共轉(zhuǎn)相互作用區(qū)有關(guān)的能量粒子事件; (b) 模擬結(jié)果（實(shí)線）與觀測結(jié)果（虛線）對(duì)比

圖2：由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的太陽風(fēng)解析模型得到的行星際太陽風(fēng)背景結(jié)構(gòu)

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