太阳射电爆发在湍流介质中产生，日冕中呈各向异性无线电波散射！

太阳射电爆发是在太阳大气湍流介质中产生的，其观察到的性质(源位置、大小、时间剖面、极化等)，受到从发射器到观察者无线电波传播的显著影响，无线电波在随机密度不规则上的散射，长期以来一直被认为是解释射电源大小的重要过程，位置，方向性以及强度-时间曲线等。虽然已经开发了许多蒙特卡罗模拟来描述无线电波散射（主要针对各向同性密度起伏），但并非所有人都同意，新研究通过扩展和改进前面的描述来解决这一重要问题。

（博科园图示）模拟受无线电波传播影响的源，因为它与观察者视线以不同的角度传播。左边、中间和右边的面板说明了分别以θ=0o，10o，30o角度传播到观察者视线源的外观。图片：Figure adapted from Kontar et al

在最新研究中，研究人员回顾了用于求解Langevin方程的数值蒙特卡罗技术，模拟源大小和时间剖面。各向同性散射与太阳射电源大小和时间剖面的观测不一致。因此构建了一个新的模型，能定量分析无线电波在包含轴对称，但各向异性散射分量介质中的传播。推导了各向异性散射情况下Langevin方程的显式表达式。假设光子以不同角度传播到观察者的视线(LOS)(见图2)，研究从射线跟踪模拟获得的源的属性(见图1)。

（博科园图示）该动画显示了来自以32兆赫发射的无线电点源的光子在进入日光层时如何受到无线电波传播效果的影响(其中α=0.3，ϵ=0.8)。左侧面板说明了如果源直接向观察者传播，则源将出现的方式，而右侧面板表示如果源垂直于观察者的视线传播，则源将如何出现。图片：Figure adapted from Kontar et al

研究发现，沿x方向的FWHM源大小随着与LOS的角度增加而减小，而y方向上的FWHM源大小变化很小。有趣的是，尽管无线电波散射效应导致源尺寸较大，但方向性主要在径向；这一结果不同于早期的结果，即由于散射而产生的各向同性方向性(发射模式)。将来自数值蒙特卡罗模拟的源大小和时间剖面测量结果，与宽频率范围(0.02-500 MHz)上的源大小和衰减时间观测进行了比较。研究人员发现，只有在考虑各向异性的情况下才能匹配观测的源大小和衰减时间，而当忽略时，一次只能匹配两个属性中的一个。

这项研究主要结果来自于将模拟与组合成像和时延观测作为频率的函数进行比较。这种比较使科学家们得出结论，在很大的频率范围内，对III型太阳射电爆发大小和持续时间的观测需要太阳和地球之间整个日光层中的各向异性散射，各向异性因子为0.3，密度波动主要垂直于径向。同时，关于密度波动水平的结论也依赖于，因此需要了解外部密度尺度。所开发的数值模型表明，对于发射等离子体无线电发射所有类型的射电爆发，各向异性密度涨落（平行方向上的较低功率）需要同时考虑源尺寸和衰减时间。

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博科园｜研究/来自：欧洲太阳射电天文学家协会

参考期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab40bb

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