太陽射電爆發(fā)是在太陽大氣湍流介質(zhì)中產(chǎn)生的，其觀察到的性質(zhì)(源位置、大小、時(shí)間剖面、極化等)，受到從發(fā)射器到觀察者無線電波傳播的顯著影響，無線電波在隨機(jī)密度不規(guī)則上的散射，長期以來一直被認(rèn)為是解釋射電源大小的重要過程，位置，方向性以及強(qiáng)度-時(shí)間曲線等。

雖然已經(jīng)開發(fā)了許多蒙特卡羅模擬來描述無線電波散射（主要針對(duì)各向同性密度起伏），但并非所有人都同意，新研究通過擴(kuò)展和改進(jìn)前面的描述來解決這一重要問題。

在最新研究中，研究人員回顧了用于求解Langevin方程的數(shù)值蒙特卡羅技術(shù)，模擬源大小和時(shí)間剖面。各向同性散射與太陽射電源大小和時(shí)間剖面的觀測(cè)不一致。因此構(gòu)建了一個(gè)新的模型，能定量分析無線電波在包含軸對(duì)稱，但各向異性散射分量介質(zhì)中的傳播。推導(dǎo)了各向異性散射情況下Langevin方程的顯式表達(dá)式。假設(shè)光子以不同角度傳播到觀察者的視線(LOS)(見圖2)，研究從射線跟蹤模擬獲得的源的屬性(見圖1)。

研究發(fā)現(xiàn)，沿x方向的FWHM源大小隨著與LOS的角度增加而減小，而y方向上的FWHM源大小變化很小。有趣的是，盡管無線電波散射效應(yīng)導(dǎo)致源尺寸較大，但方向性主要在徑向；這一結(jié)果不同于早期的結(jié)果，即由于散射而產(chǎn)生的各向同性方向性(發(fā)射模式)。將來自數(shù)值蒙特卡羅模擬的源大小和時(shí)間剖面測(cè)量結(jié)果，與寬頻率范圍(0.02-500 MHz)上的源大小和衰減時(shí)間觀測(cè)進(jìn)行了比較。研究人員發(fā)現(xiàn)，只有在考慮各向異性的情況下才能匹配觀測(cè)的源大小和衰減時(shí)間，而當(dāng)忽略時(shí)，一次只能匹配兩個(gè)屬性中的一個(gè)。

這項(xiàng)研究主要結(jié)果來自于將模擬與組合成像和時(shí)延觀測(cè)作為頻率的函數(shù)進(jìn)行比較。這種比較使科學(xué)家們得出結(jié)論，在很大的頻率范圍內(nèi)，對(duì)III型太陽射電爆發(fā)大小和持續(xù)時(shí)間的觀測(cè)需要太陽和地球之間整個(gè)日光層中的各向異性散射，各向異性因子為0.3，密度波動(dòng)主要垂直于徑向。同時(shí)，關(guān)于密度波動(dòng)水平的結(jié)論也依賴于，因此需要了解外部密度尺度。所開發(fā)的數(shù)值模型表明，對(duì)于發(fā)射等離子體無線電發(fā)射所有類型的射電爆發(fā)，各向異性密度漲落（平行方向上的較低功率）需要同時(shí)考慮源尺寸和衰減時(shí)間。

博科園｜研究/來自：歐洲太陽射電天文學(xué)家協(xié)會(huì)

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab40bb

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