科学家对太阳风进行建模 再现卫星探测到软X射线信号的复杂波动

来自东京都立大学的研究人员使用数值方法对X射线卫星探测到的软X射线信号中观察到的变化进行建模。他们分析了来自"Suzaku"望远镜的数据，并将其与与我们大气层最上部相互作用的太阳风的模型进行比较，成功地捕捉到了信号是如何随卫星的轨道运动而变化的，这对如何为未来的卫星实验进行预测具有意义。

来自太阳的带电粒子向地球飞来，与地冕相互作用，地冕是由地球延伸到太空的宽阔的氢原子云。电荷被转移到氢原子上，并发射出软X射线。资料来源：东京都立大学

在20世纪90年代，德国轨道X射线望远镜ROSAT开始探测到光谱中软X射线部分的信号的巨大变化，这些信号持续了一天左右。这些信号与同一时期发现的来自Hyakutake彗星的大量软X射线相似。有人提出，这些是由于太阳风，从太阳到达的带电粒子的通量，以及它们如何与我们大气层上端或地冕的中性离子互动。2000年更详细的观测证实了这些事件的明显光谱，被称为太阳风电荷交换事件（SWCX），而这个机制本身也被广泛接受。

Suzaku所测量的质子通量和光子在一个交换事件中的变化。该模型（红色）被发现密切地再现了实验中看到的变化。资料来源：东京都立大学

然而，对太阳风如何产生轨道望远镜的测量结果进行建模被证明要困难得多。它需要成功地捕捉到太阳风事件的到来，带电粒子如何与中性原子相互作用，以及如何影响磁层，更不用说这些现象是如何结合起来产生卫星观察到的信号在时间和空间上的变化。

现在，由东京都立大学副教授Yuichiro Ezoe领导的一个团队已经成功地将这些方面结合起来，实现了一个能够成功再现信号如何随时间变化的模型。该团队的重点是来自Suzaku的数据，Suzaku是日本宇宙航空研究开发机构在2005年发射的一颗X射线望远镜卫星。与其他卫星相比，"Suzaku"位于较低的轨道上，使它能够观察到磁层的极点，在那里太阳风被强烈地弯曲掉。该团队工作的一个亮点不仅是他们能够汇集广泛的天体物理事件，而且是如何将其映射到真实数据上。

该模型显示出与实验数据的出色对应关系，重现了观察到的信号并且强度达到了2倍，这在该领域是一个令人印象深刻的创举。此外，他们能够重现当卫星的视线与极点对齐时信号中特别强烈的变化。有一些明显的例外情况，比如当观察到重大的地磁暴时；尽管如此，成功地再现这些变化为预测下一代空间X射线观测的结果带来了重大希望。