HardX‐rayObservationsasDiagnosticsofParticleelerationinSolarFlares SämKrucker SpaceSciencesLaboratory,UCBerkeleyUniversityofAppliedSciencesNorthwesternSwitzerland(FHNW) Outline: •HardX‐raydiagnostics:bremsstrahlung•In‐directimaging:RHESSI,SolarOrbiterSTIX•Focusingoptics:NuSTAR,FOXSI 该图像，也可能是该图像已损坏。
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如果仍然显示红色“x”，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
NASASmallExplorer2002‐2018 无法显示图像。
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BobLin(1942‐2012) NASA’sRHESSImission(2002‐2018)Over75,000solarflaresobserved RHESSIbrokenewgroundwithhigh‐resolutionX‐rayandgamma‐rayobservationsofsolarflaresprovidinguniquediagnosticsofhowenergyisreleasedandparticlesareeleratedinizedplasma. 无法显示图像。
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ThefiguresaboveshowthatX‐rayflarelocationsobservedbyRHESSIfollowthesameprogressioninsolarlatitudeasactiveregionsovertwosunspotcycles.Hence,flaresmustbeicallydriven. 无法显示图像。
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Instrumentoverview 9detectors(7x7x8.5cm)~3keV–10MeVresolution1keV@100keV3keV@2223keV Germaniumdetectors Instrumentoverview spinningspacecraft grids(masks) RHESSIindirectimaging ingX-rays 无法显示图像。
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grid grid detector detectedsignalismodulated 无法显示图像。
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thermalbremsstrahlungT~30MK HardX‐rayspectrum 无法显示图像。
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non‐thermalbremsstrahlungeleratedelectronswithtypicalenergiesabove~10keV Bremsstrahlung InverseCompton(tooweak)Synchrotronseeninradio •ponentsoThermaloNon-thermal •Steepspectra!
•Quantitativemeasurements•TemperatureandEM•Energyinnon-thermalelectrons 无法显示图像。
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thermalbremsstrahlungT~30MK HardX‐rayspectrum 无法显示图像。
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non‐thermalbremsstrahlungeleratedelectronswithtypicalenergies ~1ab0o‐v5e0~1%0keoVfreleased energyisin eleratedelectrons Bremsstrahlung InverseCompton(tooweak)Synchrotronseeninradio •ponentsoThermaloNon-thermal •Steepspectra!
•Quantitativemeasurements•TemperatureandEM•Energyinnon-thermalelectrons 无法显示图像。
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HardX-raytiming thermal: Fastrise(fewminutesuptoanhour),slowdecay(uptotwodays) non‐thermal: OftenburstywithpeaksofdurationofsecondstoafewminutesGenerallyduringrisephaseofthermalemissionwithasionallatephasebursts. Derivativeofthermalprofileoftensimilarasnon‐thermalprofile 无法显示图像。
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Flarecartoon 无法显示图像。
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Emissionfrompartiallylimb‐ultedflares forflaresurringbehindthesolarlimb,footpointemissionisultedpurelycoronalemissioncanbestudied solar diskHXRfootpoints Statisticalstudies:Roy&Datlowe1975,McKenzie1975,Mariskaetal.1996,Tomzcak2001,Krucker&Lin2008 Emissionfrompartiallylimb‐ultedflares typicalspectrumofpartiallyultedflareshowsponents:‐)thermal‐)faintemissionathigherenergies forflaresurringbehindthesolarlimb, footpointemissionisultedpurelycoronalemissioncanbestudied 无法显示图像。
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thermal additional,ponentpowerlaw(~5) background Krucker&Lin2008 solar diskHXRfootpoints Statisticalstudies:Roy&Datlowe1975,McKenzie1975,Mariskaetal.1996,Tomzcak2001,Krucker&Lin2008 Emissionfrompartiallylimb‐ultedflares typicalspectrumofpartiallyultedflareshowsponents:‐)thermal‐)faintemissionathigherenergies 无法显示图像。
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differenttimeprofiles:emissionfromflare‐eleratedelectrons!
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thermal ponentpowerlaw(~5) background Krucker&Lin2008 solardisk Statisticalstudies:Roy&Datlowe1975,McKenzie1975,Mariskaetal.1996,Tomzcak2001,Krucker&Lin2007 Forafewevents:CoronalHXRvisible 无法显示图像。
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Power‐lawspectrumnon‐thermalThestrongestcoronalHXRsourcesareconsistentwithbulkenergizationPlasmabeta~1inenergizedplasma(Kruckeretal.2010) AIA193A 无法显示图像。
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Krucker&Battaglia2014 30-80keV6-8keV Electronheatingmulti‐islandduringreconnection Dahlinetal.2014,2015 无法显示图像。
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2D 3D Dahlinetal.2015 无法显示图像。
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Microwave–HXRdiagnostics 无法显示图像。
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Bremstrahlungoften’sofkeVelectronsHXRGyrosynchrotronfrom100’sofkeVelectronsMW ingobservatory:ChineseSpectralRadioHeliograph 17GHz30-80keV 6-8keV 34GHz30-80keV 6-8keV MotivationformystayatISEE,NagoyaUniversity Sep10X8flare:ExtendedOwenValleySolarArray(EOVSA) 足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。
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EOVSA&RHESSI 18GHz Garyetal.2018(ApJ) 3GHz Sept10,2017(X8) 无法显示图像。
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ESA’s Solar OrbiterMission Firstconcept:~1990Firstdesign:~2000Instrumentselection:2007Missionapproved:2011Instrumentdelivery:July2017Launch:Feb2020Primemission:2022-2027 Launch: 无法显示图像。
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Feb 2020 无法显示图像。
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无法显示图像。
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In‐directimagingwithSTIX Transmissionthroughgrids/masksisasensitivefunctionoftheincidentX-rayphoton 无法显示图像。
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SimilarconceptasHXTonboardYohkoh 7.2kg 8W Entrancewindow Heatprotection&absorptionoflowenergyX-rays grid1 grid2 无法显示图像。
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grid1 Detectorsandelectronicsbox X-raysource grid2 detector Funslides 28 无法显示图像。
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Funslides 29 无法显示图像。
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StereoscopicHXRobservations ?
STIXbinationwithEarth‐orbitinginstrument(e.g.HXIonASO‐S) 无法显示图像。
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无法显示图像。
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无法显示图像。
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ThenextgenerationHXRtelescope: 无法显示图像。
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directfocusing无法显示图像。
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optics Advantage:•highimagingdynamic range•highsensitivity 无法显示图像。
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FOXSIsoundingrocketflightin2012 FOXSIproposedtoNASA’s2016HeliophysicsSmallExplorerAO(PISteven Christe,GSFC).SelectedforphaseAinJuly2017.Finalselection:Spring2019 无法显示图像。
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无法显示图像。
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DetectorBench OpticsBench FOXSISmall无法显示图像。
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Explorer Advantage:•highimagingdynamic range•highsensitivity 无法显示图像。
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FOXSIsoundingrocketflightin2012 FOXSIproposedtoNASA’s2016HeliophysicsSmallExplorerAO(PISteven Christe,GSFC).SelectedforphaseAinJuly2017.Finalselection:Spring2019 无法显示图像。
计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。
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无法显示图像。
计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可能是该图像已损坏。
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无法显示图像。
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DetectorBench OpticsBench HXIonASO‐Sprovidesimagingspectroscopyathigherenergies 无法显示图像。
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December11,2014:FOXSIlaunchatWhiteSands,MNUCBerkeley,MSFC,GSFC,U.ofMinnesota,ISAS/JAXA Otherlaunches:Nov2012andSeptember7,2018Camera FOXSIsoundingrocketresult:>10MKemissioninnon‐flaringactiveregion Ishikawaetal.2017(NatureAstronomy) 无法显示图像。
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Thedetectionof>10MKconstrainscoronalheatingmodels NuSTARsolarobservations 2017September11 Flareloopsonedayafterflareonset. EUV171A:flareloopscooledto~1MK NuSTAR:newlyreconnectedloopsabovecoolingloops. SeealsoKuharetal.2016 该图像，也可能是该图像已损坏。
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NuSTARsolarobservations 2017September11 Flareloopsonedayafterflareonset. EUV171A:flareloopscooledto~1MK NuSTAR:newlyreconnectedloopsabovecoolingloops. SeealsoKuharetal.2016 Take‐homemessage 无法显示图像。
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•SolarHXR:bremsstrahlung –heatedplasma–eleratedelectrons •icenergyrelease•Futureinstrumentation –SolarOrbiterSTIX–HXIonboardASO‐S–Focusingoptics(FOXSI*)