Paper Day! (神秘代码:2410.09328)这也是我来到MSSL后第一篇有参与的工作,也是第一次把MSSL作为affiliation!New step of my life!说会文章本身,文章利用Parker Solar Probe整整17轨的数据,讨论了来自不同区域太阳风的加速机制,特别是不同粒子组分的热温度梯度对粒子加速的影响,并于现有的模型进行了比对。第一作者是我在空间中心的学妹,文章工作很漂亮,也在前两天被the Astrophysical Journal Letters接受了,恭喜!!我参与了部分的科学讨论,贡献了一些基础性的代码,给论文给了一些修改意见,总体而言是属于摸鱼被带飞。

太阳风的加速从来都是一个空间物理研究的永远发掘不完的课题,以往的研究受限于观测条件,往往只能使用地球轨道附近,也就是1au处的观测来验证理论。而如今Parker Solar Probe这样革命性的卫星给我们带来了新的机会,可以在距离太阳很近的位置为我们提供太阳风的动力学参数,为我们理解太阳风的加速带来了全新的窗口!而理论的发展则取源于Parker本人,也是Parker Solar Probe所致敬的伟大科学家。Parker在1958年用单流体等温动力学模型(将太阳风各个组分考虑成一个整体,并且假设传播过程中温度不变)描述了太阳风的传播,但是现实情况显然比这样的理想假设复杂。太阳风的组分包含了多种离子以及电子,大家的温度、速度、密度都不一样,将所有组分考虑成一个组分,且假设温度不变,有些过于理想。在那之后,理论有了长足的发展,最近来自法国的Dakeyo等人将等温模型和多变模型结合,提出了一个等温-多变模型。该模型在一定距离内假设等温,随后转为多变模型,且多变指数通过原位观测确定。该模型成功再现了大多数观测结果,表明热压梯度在太阳风加速中起重要作用。而在学妹的这份工作中,她利用了与Dekeyo等人发展的理论类似的双流体等压模型(数学细节比较dull,就不在推文中展示啦),想要利用Parker Solar Probe在靠近太阳处的观测验证模型的正确性,理解三种不同种类的太阳风(根据起源和性状,分为来自冕洞(Coronal Hole, CH)的快速太阳风、来自冕流(Streamer)的慢速太阳风,以及来自冕洞边界的低马赫数边界层太阳风(Low Mach-Number Boundary Layer, LMBL))的加速机理,探究不同粒子组分的温度梯度力在不同类型太阳风加速中所扮演的角色。P3展示了PSP在第10轨中的观测数据,并且用不同的颜色区分出了不同的太阳风。

首先利用观测数据,结合模型确定了自由参数之后,得到了太阳风速度、等离子体密度、质子温度和电子温度的径向演化图像(P3),并且与多点的观测数据进一步验证,确认了模型的正确性。并且由于所采用的数据量足够大,这些模型对后续其他探测器所探测的结果也有重要的意义,并且学妹也用一个表格给出了她拟合出来的关键参数(P4)。为了探究质子和电子温度与太阳风速度之间的关系,文章的最后一幅图(P5)给出了不同组分温度(Tp代表质子温度、Te代表电子温度)与不同组分太阳风之间速度变化的趋势。如预期的那样,缩放后的质子温度 TpT_pTp 与速度 VRV_RVR 呈正相关关系,这符合“温度越高产生的加速度越大”的直觉。另一方面,电子温度在各风速和风类型中大致相同。也就是说,电子热压对所有太阳风的加速贡献相似,决定风速差异的主要是质子压。

总而言之,工作很漂亮!祝贺学妹!希望申请博士顺利!

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