在多个SPE / GLE事件的起始时间:从CORONAS-F高能伽马射线和中子测量的迹象

文摘

我们分析了高能伽马射线和中子排放CORONAS-F卫星卫星上观察到这首歌的仪器在8月25日,2001年10月28日,2003年,2003年11月4日和2005年1月20日,太阳耀斑。这些耀斑产生的中子和质子记录接近地球。这首歌反应是符合pion-decay伽马辐射和中子的探测这些事件。我们认为时间剖面的软x射线导数是一个很好的代理耀斑的能量释放时间的行为。然后我们显示时间间隔的最大能量释放和pion-decay-emission正好。我们确定的起始时间gl 65、69中子监控数据的基础上,利用叠加时代的方法。高能质子爆发的时间11月4日,2003被发现的数据。高能伽马射线观测之间的时间延迟和高能质子发病时间< 5分钟。此时间间隔对应最小的可能的质子传播时间。所以,我们得出结论,在这些事件质子相互作用在太阳大气和第一个质子来到地球,属于同一个人口加速粒子。

1。介绍

太阳高能质子、太阳质子事件(SPE)或地面增强(GLE),直接观察到长时间,事件以来最有可能在1942年2月28日和3月7日被确定福布希(1),命名后中1和2,分别。完全的系统调查期间gl 71事件被记录。低能量的粒子,高纬度地区探测到中子监测器(NM), ~是,450伏(这个阈值是由大气吸收),但有效的能量超过1 GeV。中、低纬度的最低能量纳米甚至更高;它是由地磁截止。卫星测量允许我们加速粒子在大气研究阈值(~ 400伏)。SPE事件列表(N质子(> 10兆电子伏)> 10厘米⁻²年代⁻¹老⁻¹能找到)从1976年开始,例如,在[2),http://umbra.nascom.nasa.gov/SEP/和克林顿的事件http://neutronm.bartol.udel.edu/ ~派尔/ GLE_List.txt。

克林顿与太阳耀斑是毫无疑问的,但仍然争论的问题是质子加速到subrelativistic能量直接在耀斑能量释放或加速度发生后,冲击波传播上电晕。直接GLE动力学的研究没有回答这个问题,因为粒子的传播行星际磁场(IMF)是一个复杂的过程受多种因素的控制。发病时间特别是取决于粒子平均自由程,角分离观察和太阳的网站(例如,(3])。此外,磁性层的透射率必须包括正确地解释测量当观测磁气圈内完成或在地上。

然而,有两个其他渠道,允许离子加速学习的场景之一。太阳耀斑期间加速离子由于大气与太阳能生产辅助,其中中性色(伽马射线和中子);他们的一部分也可以观察到地球的轨道。这些观察的优点是不需要任何假设粒子传播在星际介质和轨迹的变化磁场。质子加速到> 300伏在低日冕或者他们到达那里后加速激震前沿。他们与物质相互作用,产生π介子衰变,产生高能伽马射线与特定的光谱(4,5]。介子的截面产量迅速增加到大约1 GeV然后继续增加缓慢。因此,高能伽马射线是由质子能量生成的典型中。中子能量接近进行检测与NMs只能产生相同的非弹性交互作用的高能质子。

第一太阳能公司中子信号在地球的轨道检测到Chupp et al。6)使用伽马射线谱仪的测量(GRS)太阳能最大任务(多发性骨髓瘤)太阳耀斑期间6月21日,1980年。第二次GRS记录一个太阳能中子信号后,6月3日,1982年,耀斑(X8.0/2B E72S09) [7]。太阳中子反应是首次观测到在地球的表面还在这个事件中子监测器(NM)测量在慢慢的1分钟时间分辨率(8]。空气厚度沿视线太阳是745 g厘米⁻²在慢慢的。另一个高山NM位于欧洲中部,即Lomnicky Stit g(883厘米⁻²),观察5分钟记录一个~ 11:45-11:50增加3%(以下所有时间都UT)。增加与加速粒子的特性刚度一致~ 200 - 250 MV (9]。高能质子在星际空间从东部耀斑被解释为中子衰变产物。最后讨论了这一事件,他et al。10,11]和中子得到的光谱范围在10 - 100伏。

1982年6月3日,耀斑激励许多中子监测器测量统计准确性和较高的时间分辨率更好。它还要求建造新的地面探测器(例如,12])和γ高能发射卫星上的新观察。然而,中子通量变化显著的速度色散和中子衰变的路上从太阳到地球(自由中子的半衰期时间是10³年代,相当于1 AU中子能量的运输时间100 - 1000伏)。

有两个“windows”电磁发射光谱中让我们观察加速质子在太阳大气的外观。质子加速到10 - 50兆电子伏在太阳周围的大气激发原子核。这些兴奋的核立即发出能量范围的狭窄gamma-lines 2 - 7日兆电子伏(4,13]。最强烈的线是4.4伏(C^{12 *}兆电子伏)和6.1 (O^{16 *})以及延迟中子俘获2.2兆电子伏。看来Hirasima et al。14)是第一个观察太阳γ射线的太阳耀斑。然后这些线也观察到轨道太阳观测台(OSO-7) [15]。

第二个“光谱窗口”似乎只有当加速质子的能量达到300兆电子伏。在这样的能量质子与太阳大气的相互作用立即创建中性介子衰变,产生广泛的伽马射线与附近一个最大70伏(4,5]。带电介子也产生同样的相互作用,以及他们的衰变产生的电子和正电子,而反过来,生成与广泛的高能轫致辐射能谱扩展到电子和正电子的能量。pion-decay伽马射线光谱可以骑上连续产生初级电子的轫致辐射。

因此,观察无疑pion-decay发射太阳耀斑期间提供高能量的质子加速的证据,和密集的交互媒介。没有其他进程可以产生一个类似于pion-decay发射光谱特性。当高能质子与物质交互,pion-decay伽马射线几乎瞬间释放。所以的时间行为pion-decay发射强度遵循加速度的行为机制。耀斑连续光谱中诱发pion-decay组件允许我们确定与高精度高能质子在太阳大气的外观。

因此,在研究人员的手中,有三个工具研究过程的质子加速的相对论energies-investigations gl,高能伽马射线的观测,观测的高能中子。

第一个耀斑的令人信服的证据介子生产观察GRS 6月3日,1982年,以及中子生产(8,16,17]。最近,多发性骨髓瘤检测pion-decay排放/ GRS [18,19),石榴/因素之一[20.- - - - - -22),康普顿伽马射线天文台(CGRO)和高能伽马射线实验望远镜(白鹭)[23,24),和γ/γ(25,26]。的排放也在下降阶段发现太阳能中子和伽马射线的太阳周期23(歌曲)光谱仪(27)的复杂轨道观测太阳活动(CORONAS-F)从四个太阳耀斑太空任务28,29日]。简要回顾这些观察可以发现在30.,31日]。的最新pion-decay发射观测两个耀斑期间上执行当前的太阳活动周期费米任务与大面积望远镜(LAT) (32]。高能离子性质的评论在太阳大气推断中子和伽马射线的观察可以发现在33,34]。

这首歌光谱仪在CORONAS-F太空任务工作从2001年7月到2005年2月,大大增加了一个糟糕的太阳活动的统计数据pion-decay伽马辐射和中子。在冲动的阶段我们的团队强调了pion-decay组件8月25日,2001年10月28日2003年11月4日2003年1月20日,2005年,强大的中子通量耀斑以及外观后,前三个事件。

这项工作在某种程度上是一个审查的结果。简短的描述后,这首歌的观测仪器我们讨论伽马射线和中子在上述事件。这些观察结果表明存在质子加速高能太阳大气中。这些耀斑的spe和gl协会。

2。CORONAS-F /歌曲数据:观察和分析的光谱重建方法

CsI晶体直径20厘米,高10厘米的是这首歌乐器的主要检测元件(27]。水晶被一个反符合塑料闪烁体盾拒绝从带电粒子信号。中子能量> 20兆电子伏产生反冲质子和其他重型非相对论粒子在CsI (Tl)晶体,而γ光子产生的相对论性电子。快和慢的组件的强度比CsI (Tl)晶体的闪烁脉冲取决于粒子电离能力,进而是不同的相对论电子和缓慢沉重的粒子。这使我们能够使中子和γ光子之间的歧视。中子产生的次级粒子有一个宽的能量分布低于入射中子的能量。因此,一个中子的能量不能确定它的能量沉积。

这首歌检测器的时间分辨率是根据观察1或4 s模式。动态观察条件和背景减法过程提出了在35]。

我们研究了耀斑伽马射线发射使用探测器的响应函数模拟的帮助下GEANT 3.21程序。恢复事件伽马射线光谱中,我们使用一个双组分模型:(我)连续组件主要由原电子轫致辐射引起的;(2)pion-decay组件的形式广泛的“线”由于中性介子衰变,达到67伏(5),加上一个连续体由于电子和正电子产生的轫致辐射带电介子衰变(墨菲,2009年私人通信VGK)。

连续体组件是由一个幂律在高能量逐渐趋陡。后者函数应用于两种形式:一个幂律指数逐渐改变与能量或一个指数高能截止(见谱恢复的更详细的描述(35,36])。拟合过程使我们能够获得一个连续谱的形状和强度的pion-decay组件。

我们注意,就很容易引起pion-decay耀斑发射的光谱如果最大能量的主要加速电子不超过30 - 40兆电子伏。如果大量的电子被加速到更高的能量,有时很难选择小通量由pion-decay发射。在这些情况下,我们只能指定一个上限的pion-decay组件通量。

让我们更详细地考虑四个特殊事件。在所有情况下,耀斑的观察在我们实验的总时间不超过10 - 15分钟。这一限制是由卫星轨道的特性~ 500公里的高度和极性倾向。观察的耀斑产生伽马歌限制是由于污染排放的一段期间由高能粒子探测器计数率CORONAS-F通过辐射带或由于到达太阳高能粒子。

比较能量释放的时间行为体现了硬x射线辐射和软x射线发射时间剖面的导数pion-decay发射,我们使用,除了歌曲数据,太阳分光偏振计(SPR-N) [37)数据和软x射线测量。SPR-N监控的硬x射线辐射。它有两个能量的突起和40 - 100 keV和运营也CORONAS-F上。它从来没有在事件正在考虑饱和。

3所示。歌在太阳耀斑的观察

3.1。2001年8月25日,太阳耀斑

的冲动阶段2001年8月25日,太阳耀斑(X5.3/3B, S17E34)表现为逐渐增加的总强度和能量加速粒子(见[38- - - - - -41])。它持续在高能发射频带不超过4 - 5分钟。配置文件的软x射线,软x射线导数,、硬x射线和伽玛排放提出了耀斑期间观察到的人物1。背景CORONAS-F数据已经被减去。的时间剖面规范化以下其最大价值表明,最大能量输入排放体积16:31:30附近发生。这一次时刻对应于最大强度硬x射线和伽玛射线(40 - 100 keV) (> 60 MeV)排放。高峰时段的γ辐射能量0.3 - 2兆电子伏略有延迟。这个时差硬x射线的各种能量的结果磁附近捕获的电子回路,随后footpoint降水。与no-diffusion情况下,电子可以逃离磁陷阱通过螺旋角散射强烈依赖于能源。的详细讨论这个问题是这项工作的范围。

入射能量积累的伽马射线发射光谱在三个时间间隔图所示2。这些光谱拟合参数计算入射光谱的双组分模型上面所讨论的。图2说明改变pion-decay发射光谱的形状和强度的占据能量高于60兆电子伏。最多pion-decay发射16:31:38-16:31:46,接近的高峰时间和硬x射线40 - 100 keV能量。能量释放的时间间隔最大可以定义以下时一个区间其最大的价值超过0.9。因此,时间间隔的最大能量释放和最大pion-decay发射重叠。

我们有机会建立一个联合频谱使用软x射线,SPR-N,歌曲和Yohkoh(硬x射线光谱仪(中国船级社)和伽马射线谱仪(GRS) [42)数据。图3显示这个频谱,在16:31:38-16:31:46积累。恢复SPR-N和歌曲谱中描述我们使用了一个算法(43];光谱Yohkoh /中国船级社和Yohkoh / GRS被Kashapova恢复(私人交流)。这个光谱表明,幂律的原电子连续持续60 - 100伏。狭窄的gamma-lines pion-decay的线被确定。中子生产的耀斑还提供了明确的信号有足够的强度来记录CORONAS-F /歌曲[28泰后],16:35-16:36 [Chacaltaya海里的44]。这次延迟相对于16:31:30与中子能量> 300伏。没有GLE东部后观察到的事件。

3.2。2003年10月28日,太阳耀斑

这个著名的耀斑(X17.2/4B S16E08)在软x射线和观察从09:40到18:00 (http://spidr.ngdc.noaa.gov/spidr/)。根据不同范围内测量,冲动的开始阶段(开始主本耀斑的能量释放)被确定为11:01-11:02(见,例如,45- - - - - -47])。

硬x射线辐射的增加在太阳耀斑引起的背景值是可靠地检测到这首歌开始从11:02:11 11:12:30(参见图工具4)。这个数字还总结了强度兆电子伏gamma-lines(积分SPI光谱仪(46])和磁场变化速率得到~ 1分钟节奏(48]。

歌曲的详细研究硬x射线和伽马射线辐射测量的耀斑和中子可以发现在35]。重要的间隔是11:02:21-11:03:40,当幂律谱由电子的轫致辐射扩展到非常高的能量的光子(100伏)。我们不能区分pion-decay贡献在这个光谱;因此我们可以估计pion-decay通量的上限。在11:03:51急剧增加的伽马射线发射能量发生40兆电子伏以上。光谱的形状发生了显著变化在这一刻:一个特征出现在超过30兆电子伏能量衰减造成的中性介子(见图5)。很奇怪,连续由初级电子变得更加柔软和休息大约40兆电子伏在这第二个能量释放事件。

比较窄的谱线强度(46]pion-decay通量的100伏能源“库兹涅佐夫”等。35)表明,加速质子的频谱形状也从指数(11:02:21-11:03:40)幂律谱指数等于11:03:51后~ 3。这个频谱形状几乎保持不变,而总强度逐渐降低,直到十一12,我们测量的结束。关于硬x射线和的时间剖面很明显,两曲线在11:05-11:06同时达到最大值的时间间隔最大pion-decay排放强度。

高能中子被这首歌探测器测量开始11:06:20 [28,35西南非的纳米]和[49]。比伯等。49]估计中子一代的发病时间在太阳10:56:30±1分钟,这对应的时间显著增加pion-decay发射(11:03:50 - 500 s)探测器观测到这首歌。

3.3。于2003年11月4日太阳耀斑

一项新的可能性研究高能伽马射线的行为出现在一个异常强大的耀斑在11月4日,2003 (X > 28/4B S19W83),发生在活跃区10486年NOAA肢体接触。是卫星上的软x射线探测器饱和19:43-19:58区间内。然而,软x射线重要性> X28后来归因于这耀斑。除了一个非常强大的软x射线破灭,无线电发射405 GHz频率观察(50]。

CORONAS-F卫星从辐射带地区19:42:14并观察高能伽马射线从这个耀斑到强烈的到来在19:48:00-19:48:30中子通量的太阳能。从这一刻开始我们不能可靠地分离探测器信号能量> 20兆电子伏由光子信号由中子引起的。

自耀斑部分behind-the-limb,问题出现了:我们测量覆盖耀斑主要能量释放的时间间隔或他们不?我们比较我们的数据的测量25 - 150 keV硬x射线辐射的尤利西斯航天器位于~ 114°西从日线的距离5.28 AU从太阳和x射线辐射测量19:33 [51]。尤利西斯观察计数率的最大值约44(见图6考虑到距离尤利西斯。

图6也显示了硬x射线辐射的计数率衡量CORONAS-F SPR-N和歌曲探测器上。可以看到,一个小强度耀斑前主要的耀斑(参见[52])。主要的耀斑能量释放发病19:38:30。在19:42:14 CORONAS-F开始了观察。这一次的幸运机会接近主要的能量释放的开始。因此,10分钟的测量几乎覆盖的总时间间隔耀斑脉冲相除了一开始的事件19:38:30和19:42:14之间。图7更详细地显示各种耀斑的时间行为的排放。

光谱分析显示一个小的贡献pion-decay组件在> 1·1⁻⁴光子厘米⁻²年代⁻¹兆电子伏⁻¹时间间隔内19:42:14-19:42:40。最大的伽马射线介子衰变=光子厘米⁻²年代⁻¹兆电子伏⁻¹(见图8)。

在墨西哥和高空NMs哈雷阿卡拉(53和这首歌乐器28)记录强烈的中子通量的太阳能的能量被估计为200伏的基础上,飞行时间的方法。

中与此相关耀斑没有观察到,尽管质子和中子通量的太阳能能源> 700伏高能质子和阿尔法粒子探测器记录(HEPAD)是(http://umbra.nascom.nasa.gov/SEP/)。

3.4。2005年1月20日,太阳耀斑

在耀斑的历史研究太阳耀斑发生在1月20日,2005年,(X7.1/3B N14W61)显然是最好的事件的各种实验数据(见,例如,(36,54,55])。无线电数据(54)和Ramaty高能太阳光谱成像仪(RHESSI)测量表明,强烈的加速质子和电子能量100 keV 10 ~ 30兆电子伏能量开始约06:42。时间的选择排放呈现在图9。增加了硬x射线(> 40 keV)和伽马射线SPR-N和歌曲的数据可以在06:43:30后本底计数率。

几个著名的能量释放导致发射光谱的形状的变化显然如图9。的最大时间一致的最长时间和精力充沛的排放在06:47:10(看到面板(c), (d)和(e))。同时硬x射线的强度(40 - 100和100 - 300 keV)黎明。这减少可能是由于反向电流,由一个非常强烈的电子束(见,例如,(43,56])。我们只注意到加速质子可以携带额外的投入累计排放的能源预算等离子体,我们不详细讨论这一实验事实,因为它是超出了目前的工作范围。

图10提出了四个连续发射光谱计算各种形式的连续光谱。他们都积累了1分钟。图演示了在伽马射线的总强度逐渐增加。造成的高原pion-decay变得明显明显06:44:40-06:48:40时间间隔。这个光谱特性是杰出的即使在06:44-06:45间隔在非常低的级别(1 - 3)·10⁻⁴光子厘米⁻²年代⁻¹兆电子伏⁻¹在100年兆电子伏能量。从06:45:40开始,大幅增加的光子能量强度> 10兆电子伏。最大的高能伽马射线发射06:46-06:47并观察光子厘米⁻²年代⁻¹兆电子伏⁻¹在100年的兆电子伏。注意,pion-decay发射的强度并不明显依赖连续光谱的一种选择。最大pion-production伴随着时间的最大能量释放。

太阳的质子加速世界观察到纳米网络(GLE69) [2]。

4所示。gl和SPE与讨论相关的耀斑

pion-decayγ辐射的时间剖面对应的时间演化的人口互动质子和可用于确定,至少,质子加速的起始时间。此外,最重要的问题是了解粒子加速到相对论能量之间的时机和时间释放质子,在某些情况下与GLE观察。

假设一定数量的加速质子逃脱立即加速后进入太空。所以,如果发病或观察pion-decay发射的最长时间,我们知道粒子的逃跑时间。事实上,这种假设意味着质子相互作用在太阳(和产生π介子)和质子负责,至少在最初的阶段中,应该属于同一人口加速粒子。

通常,当一个分析太阳宇宙射线的传播在星际空间理想的帕克的太阳风(SW)模型。它表明,国际货币基金组织形式的线是阿基米德螺旋。他们的参数(长度和heliolongitude太阳和地球磁场线连接)是由平均值在前几天耀斑。单个粒子的平均自由路径可能低于国际货币基金组织(IMF)的名义值线的长度,但不少于从地球到太阳的距离(见,例如,[在这个时代57])。

应该补充说,相对论性粒子事件被观察到在高的太阳活动,当暂态磁结构如太阳风暴破坏经常国际货币基金组织结构,例如,在间隔1972年8月,1989年8月,1991年6月,2003年的10月。因此,在这种情况下不太可能承担国际货币基金组织(IMF)的螺旋结构的规律性。Sun-Earth磁性连接可以扎根的名义帕克螺旋(见,例如,58,59])。

开始之间的时间滞后的粒子探测到地球上对粒子从太阳释放时间估计可以从以下建议。(我)让我们假设加速粒子逃离太阳得到IMF最短线路小螺旋角。(2)粒子与小或无散射传播。因此,他们的轨迹长度接近IMF线的长度。(3)阈值能量的粒子探测到高纬度NM ~ 450伏是由于大气吸收,但有效的高纬度地区中子监测器检测到粒子的能量超过1 GeV(见,例如,60])。后者的能量对应的粒子速度不低于(光的速度)。粒子的能量检测到的中、低纬度NMs甚至更高,而这些能量是由地磁截止。(iv)1的传播时间与能量的质子GeV假设之间的路径长度1和1.3 AU = 581 - 755年代,分别。(v)如果这是真的,我们希望一个小短脉冲或提高强度弹簧主要事件之前增强(即。是一种前体)。它可以观察到一个或多个NMs滞后,大约年代相对于粒子释放时间。

让我们比较这些领导人粒子的释放时间的时间,一个有效的代质子耀斑(由pion-decay发射的时间)。记住1 AUγ光子的传播时间= ~ 500年代。因此,如果我们发现前体的粒子被推迟的伽马射线≈3 - 5分钟,我们有理由相信这些质子耀斑的加速。给定的传播路径长度和数据的不确定性在第一个记录粒子的速度,他们相对迟缓观察pion-decay伽马射线的时间应该在1 - 6分钟的时间间隔。

让我们比较GLE 65年和69年爆发以及SPE开始11月4日2003年,期间与pion-decay排放测量的时间相关的耀斑发生10月28日,2003年,2005年1月20日,2003年11月4日。

首先我们确定的开始观察gl 65, 6961年]。我们仔细研究了过剩的背景水平以上所有可用的NMs的分析数据。如果这多余的是数据的一个纳米,这可能是随机的,即使它的值超过3σ的水平。确定第一个粒子到达的时间间隔,我们使用了叠加法时代的数据从几个电台暗示名义过剩。

数据11和12说明我们的方法和获得的结果在GLE65和GLE69。Hermanus GLE65数据,Irkutsk-2,麦克默多Shmidt角,卡尔加里NMs。质子加速时间和最大能量释放11:04-11:06,我们确定的统计上显著的时间第一个11:06-11:08粒子的到来。

奥卢大学GLE69数据,诺里尔斯克Apatity NMs。此外我们展示纳米南极数据,因为这些数据通常用于演示06:48-06:49 GLE 69的发生。我们的方法确定06:47-06:48第一个粒子到达的时间。

质子加速时间和最大能量释放06:46-06:48。

检查的可能性直接观察太阳中子的选择NMs我们计算一个角度之间的地方垂直和太阳的方向考虑事件的时间(61年]。几乎所有太阳能中子观察病例由高空NMs靠近赤道的点(例如,在活动期间西南非的纳米10月28日,200349])。NMs的数据被用于这项工作不可能观察到太阳能中子。

没有GLE事件与2003年11月4日,耀斑。我们使用HEPAD探测器机载GOES-10和-12年的数据,发现高能质子(> 700伏)SPE开始往后和19:55之间(见图13)。质子加速时间和最大能量释放19:44-19:48。

在表1我们总结的时机pion-decay排放和高能粒子发作的事件进行这项工作。

5。讨论

CORONAS-F发射前的数据集的耀斑pion-decay排放由只有8的事件。CORONAS-F测量扩展这个集合。120年与硬x射线耀斑发射与CORONAS-F观察,和高能电子的轫致辐射光子能量5兆电子伏在15耀斑。我们很幸运,有测量伽马射线能量时100 - 200伏的冲动阶段4强大的耀斑,即8月25日,2001年,10月28日2003年11月4日2003年1月20日,2005年,在进步。所有这些耀斑产生的中子和质子,记录在地球附近。我们证明这首歌反应符合pion-decay发射和高能中子通量的检测。

产生高能中子和光子pion-decay在同一个立即加速质子与周围物质的相互作用。所以这是合理的期望在同一个事件的观察。事实上,中子被歌曲和NMs三耀斑后观察。2005年1月20日,地面探测器和CORONAS-F /歌曲观察中子尽管观测条件有利于他们歌曲的检测。很难理解没有中子,69年克林顿以来伴随这耀斑达到5400%。

可以使用任何一个的入射光子谱模型从探测器脉冲频谱来恢复它。在我们的模拟方法进行通常的频谱恢复过程,被科学界接受研究高能伽马辐射(见,例如,16,22- - - - - -24])。拟合过程包括标准允许计算总入射光谱和pion-decay贡献。引出一个pion-decay特性在伽马射线发射光谱的强度pion-decay排放必须超过轫致辐射背景。歌曲谱仪有适当的敏感性和能量分辨率为这些目的。

探索四个耀斑期间我们杰出的几个加速度与显著不同的特征集这些耀斑这意味着大量的时间演化谱形状的变化加速电子和离子。我们定义最大能量释放为最大在这工作。众所周知,在耀斑冲动的开始阶段的价值不超过20 - 30%的峰值。电子主要是加速在这段时间里,所体现的轫致辐射硬x射线和伽马射线发射。这种“纯电子谱”的光子能量可达60 - 100伏。这是显示在6月21日早些时候,1980年,1990年5月24日和3月26日,1991年,强大的耀斑(16,21,62年]。

狭窄的测量gamma-lines由SPI在10月28日和11月4日,2003年,以及RHESSI在1月20日,2005年,事件表示质子加速到附近10 ~ 30兆电子伏的存在这些事件的开始。我们发现,在8月25日的上升阶段,2001年10月28日,2003年,耀斑光子的能量达到至少80 - 100伏pion-decay排放没有任何存款。在2003年11月4日,1月20日,2005年,耀斑与pion-decay过程相关的光谱特性非常微弱。这意味着数量的离子加速能量阈值以上的介子生产(~ 300伏)在这些时间间隔很小。

我们强调观察pion-decayγ辐射的方法调查质子加速到几百兆电子伏,更因为这个光谱特性不能被其他进程模仿。

我们确定的时间急剧增加pion-decay组件的强度。自pion-decay发出的伽马射线是加速离子几乎瞬间,pion-decay组件的急剧上升的时刻表明质子的时间大部分出现在低日冕。中子生成函数(或者更精确地注入函数)可以由解决逆问题(例如,49,63年])。中子生产的时间可以由该方法准确性≥1分钟;来源于pion-decay发射数据精度较高。

我们发现,质子加速的最大效率的时间接近时的时间间隔其最大的价值超过0.9。如果爆发能量释放的定义是正确的,那么这一次亲密关系表明,最大效率的离子加速发生在耀斑能量释放的时间。pion-decay通量时间剖面之间的关联度和磁通量变化率在10月28日,2003年,耀斑(见图5)。当然只有一个案例,但它意味着加速高能质子可能是一个冲动的内在属性能量释放的过程,和粒子加速模型似乎是很重要的。

我们清楚地看到,电子能量的增加(光谱硬化指数)并不一定符合情节的质子加速的最大效率显然是在10月28日,2003年,耀斑。

比较pion-decay发射的时机和第一次高能粒子的到达时间滞后1 AU我们发现这些粒子≈伽马射线发射3 - 5分钟。所以我们证明了这些质子加速的质子耀斑同时与互动(或者它们都属于同一人口加速粒子)。

我们三个事件的调查显示,最大的介子生产指示的最大效率观察质子加速的时间间隔内最大能量释放由。这个结论可以扩展到11月4日,2003年,如果我们假设最大能量释放是决定从硬x射线数据。

众所周知,对于大多数的gl测量高能伽马辐射相关的耀斑缺席。我们显示摘要,最有效的质子加速的时间恰逢最大能量释放通过的时间间隔。以这个结果为“null”假说,我们使用它作为工作工具确定的第一个粒子的时间延迟GLE相对于质子加速的时间最大效率。我们进行了详细的研究的起始时间43 gl,发现这种延迟不超过10分钟28事件(64年]。通常这意味着质子加速相对论能量开始的时间间隔内最大的耀斑能量释放。

初始时刻的间接方法决心和时间的粒子加速到相对论能量(即。,the analysis of radio emission, the determination of CME lift-off time, and the time of type II onset that are usually considered to be an indication of a shock wave in the corona, etc.) do not provide such a time accuracy.

6。结论

我们已经分析了高能伽马辐射和中子通量的测量四个太阳耀斑:8月25日,2001年10月28日2003年11月4日2003年1月20日,2005年,通过CORONAS-F和结合其他的观察这些耀斑。我们发现这首歌仪器响应已经符合pion-decay伽马辐射和中子通量的检测这些事件。我们决定发病时间陪同的gl 65年和69年10月28日,2003年1月20日,2005年,耀斑的基础上中子世界网络数据监控。为可靠的确定这一次我们使用了叠加时代的方法。我们使用数据HEPAD探测器上的10和12确定高能质子在SPE的发病时间11月4日,2003年。我们得到以下结果。(1)观察pion-decay伽马射线和高能中子在同一个事件无疑证明相对论能量质子加速,然后与太阳能。检测认为高能中子的事件证明,观察到的伽马射线光谱的特性是由pion-decay过程。加速的质子负责GLE / SPE作为一个额外的参数将这个特性归因于介子衰变。(2)观察pion-decay发射时间间隔内的最大的耀斑能量释放,表现出特别的时间演化。因此,质子加速过程中开始爆发,但不迟。然而,我们认识到,这个结论不是一般的规则。pion-decay发射的耀斑出现只有结束后主要的能量释放。(3)gl / SPE开始观察与< 5分钟对延迟时间短pion-decay伽马射线的观察结果,这是最可能值。所以,我们建议在事件发生10月28日,2003年,2003年11月4日和1月20日,2005年,质子在太阳大气相互作用,和第一个质子来到地球属于同一个人口加速粒子。

显示高能伽马射线和克林顿之间的关系可以作为一个额外的元素的短时预测辐射危险风暴除了那些基于地面设备(NMs)和低能量排放测量。因此,有必要继续提供定期巡逻来自太阳的高能中性排放”在不同的卫星和飞船为了研究太空天气。

确认

作者是负债累累的g .分享和A.V.别洛夫有益的讨论,提供计算r·墨菲pion-decay光谱,a . v .别洛夫提供纳米数据集,诉诉Grechnev提供Yohkoh数据,和l . Kashapova恢复Yohkoh /升橡塑频谱。这部分工作是支持俄罗斯基础研究基金会(项目没有。05-02-17487和05-02-17487)。k·库希望承认织女星机构(项目2/0040/13)的支持。

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