近日,山东大学空间科学与技术学院“从太阳风暴到地球极光”集成攻关团队孔祥良教授在太阳射电研究方面取得新进展。研究团队依托山东大学研制并运维的国家重大科技基础设施空间环境地基综合监测网(子午工程二期)槎山米波太阳射电频谱仪(CBSm),联合多源观测数据,成功揭示了喷流驱动日冕激波产生米波II型射电暴的物理机制。相关成果以“A solar jet-induced perturbation propagating through coronal loops and in-loop electron beam transport as indicated by type II and type N radio bursts”为题,发表于国际权威期刊Astronomy & Astrophysics(JCR一区,影响因子6.1)。论文第一作者为硕士研究生崔颖丽,通讯作者为孔祥良教授,主要合作者包括紫金山天文台苏杨研究员、山东大学陈耀教授。
太阳II型射电暴通常被认为是由快速日冕物质抛射(CME)驱动激波加速的高能电子所激发。然而,在一些米波II型暴事件中,日冕仪并未观测到明显的CME爆发迹象,仅伴随C级耀斑与小尺度喷流,其日冕激波的驱动源(CME、耀斑或喷流)仍存在争议。
本研究选取2023年5月8日由CBSm记录的一次高频米波II型射电暴进行系统分析。该事件呈现清晰的基谐频与频带分裂结构,仅伴随C3.1级耀斑及小尺度喷流,日冕仪未观测到对应CME,为厘清弱太阳爆发下II型射电暴的成因提供了理想样本。
研究团队利用CBSm在90-600 MHz频段的高时间分辨率与高频率分辨率优势,开展射电频谱特征分析,并结合法国南希日像仪(NRH)射电成像数据,将射电源位置与日冕磁场结构进行匹配。同时,联合我国夸父一号卫星硬X射线成像仪(ASO-S/HXI)观测,捕捉到耀斑期间非热电子加速与硬X射线源的位置。研究发现,在耀斑初期出现多组III型及类III型射电暴,其中包含典型的N型射电暴,表明电子束在闭合日冕磁环中传播,并在磁镜效应下发生反射。
结合射电与极紫外成像观测,研究进一步发现,II 型射电暴的辐射源并非位于喷流前沿,而是与喷流驱动、扫过邻近闭合磁环的波状扰动前沿在时空上对应。该扰动波前的传播速度约为880 km/s,显著快于喷流前沿速度,表明在活动区周围低阿尔芬速的闭合磁环区域,喷流驱动的扰动可快速陡化为激波,进而加速电子并激发射电辐射。此外,闭合磁环中等离子体密度的不均匀性导致II型暴呈现隆起、斑块状等精细频谱特征。
本研究明确揭示小尺度喷流扰动邻近日冕结构是米波II型暴的辐射源区,为探讨弱爆发条件下太阳II型射电暴及日冕激波的形成机制提供了新的研究视角。该成果被欧洲太阳射电天文学家协会选为科学亮点(CESRAscience nuggets),并作为支撑成果获评“子午工程2025年度优秀科技成果”。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

图1:2023年5月8日X射线通量曲线和射电频谱数据。

图2:N 型暴频谱、产生示意图及射电源运动情况。

图3:II型暴频谱(上图)及射电源区与喷流驱动扰动前沿(绿色曲线)的位置演化(下图)。