科研人員構建太陽風超熱電子湍流—動理學自洽耦合數值模型

　　太陽風電子速度分布函數由低能麥克斯韋核、各向同性超熱暈和高度場向超熱束流等構成。觀測表明，超熱束流隨著日心距離的增加逐漸展寬并轉化為超熱暈，這一過程或源于超熱電子與哨聲波的波粒相互作用。近年來，描述太陽風低頻湍流輸運的近不可壓縮磁流體力學模型得到了廣泛發展，并成功通過了帕克太陽探測器等衛星觀測的驗證，但此類模型與電子動理學輸運模型之間缺乏自洽的連接。

　　近期，中國科學院國家空間科學中心研究團隊基于此前發展的廣義Fokker-Planck擴散系數理論框架，首次在近不可壓縮磁流體力學湍流輸運模型與太陽風超熱電子動理學輸運模型之間，建立了完全數值自洽耦合框架。

　　研究團隊將該耦合模型應用于模擬從0.11 AU向外傳播的超熱電子，并與衛星觀測數據開展系統對比。結果顯示，耦合模型在1 AU處成功再現了超熱暈電子的典型特征，模擬產生的超熱暈電子分布顯著展寬且更接近各向同性，有效平衡了湍流散射與磁聚焦效應。

　　定量分析表明，耦合模型結果與觀測數據高度吻合。模型準確再現了超熱束流在高能段的衰減特征，在0.1至1.5keV能量范圍內成功捕捉其能譜硬化程度。針對超熱暈成分，耦合模型在100至300eV能量范圍內的能譜斜率與觀測一致，且電子通量較傳統模型提升超一個數量級，有效彌補了以往模型在超熱暈豐度模擬上的不足。研究成果為理解太陽風中電子能量分布的演化機制提供了新的理論視角與數值工具。

　　相關研究成果發表在《天體物理學雜志快報》（The Astrophysical Journal Letters）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的支持。