The Acceleration and Confinement of Energetic Electrons by a Termination Shock in a Magnetic Trap: An Explanation for Nonthermal Loop-top Sources during Solar Flares
The Acceleration and Confinement of Energetic Electrons by a Termination Shock in a Magnetic Trap: An Explanation for Nonthermal Loop-top Sources during Solar Flares
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磁阱中终止激波对高能电子的加速和限制：太阳耀斑期间非热环顶源的解释
DOI：
10.3847/2041-8213/ab5f67
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发表时间：
2019-11
影响因子：
7.9
通讯作者：
Giacalone Joe
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kong Xiangliang;Guo Fan;Shen Chengcai;Chen Bin;Chen Yao;Musset Sophie;Glesener Lindsay;Pongkitiwanichakul Peera;Giacalone Joe
太阳耀斑中的非热环顶源是最突出的观测信号，表明日冕中的能量释放和粒子加速。虽然已经提出了几种粒子加速的方案，但环顶震源的来源仍然不清楚。在这里，我们提出了一个模型，它结合了一个大尺度的双带耀斑的磁流体力学模拟和粒子加速和输运模型，用于研究环顶的快模终止激波(TS)对电子的加速作用。我们的模型提供了空间分辨的电子分布，它随动态耀斑几何形状的变化而演变。我们发现位于耀斑TS下方的是一种凹下的磁结构，这是由快速重联下流引起的。它起到了磁陷阱的作用，在很长一段时间内将电子限制在回路顶部。当电子穿过激波前沿时，它们被显著地激发，并最终建立了一个扩展到数十万电子伏特的幂函数能谱。我们认为这种由耀斑TS驱动的粒子加速和输运情景是对观测到的非热环顶源的一种可行的解释。
Nonthermal loop-top sources in solar flares are the most prominent observational signatures that suggest energy release and particle acceleration in the solar corona. Although several scenarios for particle acceleration have been proposed, the origin of the loop-top sources remains unclear. Here we present a model that combines a large-scale magnetohydrodynamic simulation of a two-ribbon flare with a particle acceleration and transport model for investigating electron acceleration by a fast-mode termination shock (TS) at the loop top. Our model provides spatially resolved electron distribution that evolves in response to the dynamic flare geometry. We find a concave-downward magnetic structure located below the flare TS, induced by the fast reconnection downflows. It acts as a magnetic trap to confine the electrons at the loop top for an extended period of time. The electrons are energized significantly as they cross the shock front, and eventually build up a power-law energy spectrum extending to hundreds of kiloelectron volts. We suggest that this particle acceleration and transport scenario driven by a flare TS is a viable interpretation for the observed nonthermal loop-top sources.
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DOI：
10.3847/1538-4357/aae0f5
发表时间：
2018-09
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
B. Dennis;Miguel A. Duval-Poo;M. Piana;A. Inglis;A. Gordon Emslie;Jingnan Guo;Yan Xu
通讯作者：
B. Dennis;Miguel A. Duval-Poo;M. Piana;A. Inglis;A. Gordon Emslie;Jingnan Guo;Yan Xu
DOI：
10.1029/97ja00976
发表时间：
1997-01
期刊：
Journal of Geophysical Research: Space Physics
影响因子：
--
作者：
James A. Miller;P. Cargill;A. Emslie;G. Holman;B. Dennis;T. N. Rosa;R. Winglee;S. G. Benka
通讯作者：
James A. Miller;P. Cargill;A. Emslie;G. Holman;B. Dennis;T. N. Rosa;R. Winglee;S. G. Benka
DOI：
10.1086/319440
发表时间：
2001-03
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
T. Yokoyama;K. Shibata
通讯作者：
T. Yokoyama;K. Shibata
DOI：
10.1088/0004-637x/799/2/129
发表时间：
2014-12
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
M. Oka;S. Krucker;H. Hudson;P. Saint-Hilaire
通讯作者：
M. Oka;S. Krucker;H. Hudson;P. Saint-Hilaire
影响因子：
20.9
作者：
K. Shibata;T. Magara
通讯作者：
K. Shibata;T. Magara