空间中心科研人员构建自洽湍流-动理学耦合数值模型，投稿9天便获天体物理学杂志快报录用

太阳风电子速度分布函数（eVDFs）由低能的麦克斯韦核（core）、各向同性的超热晕（halo）和高度场向的超热束流（strahl）等构成。观测表明，strahl随着日心距离的增加逐渐展宽并转化为halo，最有可能的机制是超热电子与哨声波（whistler wave）的波粒相互作用。近年来，描述太阳风中低频湍流输运的（近）不可压缩磁流体力学湍流输运模型得到了广泛发展，并成功通过了帕克太阳探测器等卫星观测的验证。但与电子动理学输运模型之间缺乏自洽的连接。

针对上述瓶颈，中国科学院国家空间科学中心（以下简称“空间中心”）太阳活动与空间天气全国重点实验室（以下简称“天气室”）日冕与行星际研究室研究人员唐勃峰博士及其合作者基于其前期发展的广义Fokker-Planck扩散系数理论框架（Tang et al. 2026, MNRAS），首次将近不可压缩磁流体动力学（NI MHD）湍流输运模型与太阳风超热电子动理学输运模型在完全数值框架下实现自洽耦合。研究团队将耦合模型应用于模拟从0.11 AU向外传播的超热电子，并与观测数据进行了系统对比。在1 AU处，耦合模型产生了大量向太阳方向传播的halo电子，分布显著更宽、更接近各向同性，成功再现了观测中halo电子的典型特征，并且表明该模型能够恰当平衡湍流散射与磁聚焦效应。

图1，1 AU处halo（左）和strahl（右）能谱的模型结果与观测对比。红色为耦合模型结果，绿色为观测数据。

进一步分析表明，耦合模型在定量上同样与观测高度一致（图1）。模型给出的strahl成分在高能段的衰减速度与观测几乎完全重合，在0.1至1.5 keV的能量范围内，模型曲线与观测曲线近乎平行，准确捕捉了strahl电子的能谱硬化程度。对于halo成分，耦合模型同样表现出显著的改进：在约100至300 eV的能量范围内，模型给出的halo能谱斜率与观测一致，且其通量较传统模型提升了超过一个数量级，弥补了此前模型在halo电子丰度上的严重不足。

该论文发表于天体物理学杂志快报（The Astrophysical Journal Letters，ApJL）。第一作者和通讯作者为空间中心天气室日冕与行星际研究室唐勃峰博士，合作者包括美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校Laxman Adhikari教授、美国科学院院士Gary P. Zank教授，空间中心天气室日冕与行星际研究室沈芳研究员。该论文从投稿到接收仅用时9天，接收时编辑和审稿人均认为论文无需修改即可发表。论文合作者、美国科学院院士Gary P. Zank教授表示，虽然他也经历过无需修改直接接收的论文，但在ApJL这样的快报类学术期刊上，也是第一次经历如此顺利的审稿过程。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、空间中心攀登计划等项目的联合支持。

论文信息：Tang, B.*, Adhikari, L., Zank, G. P., & Shen, F. (2026). Self-consistent Numerical Model for Solar Wind Suprathermal Electrons: Coupling of MHD Turbulence and Electron Kinetics. The Astrophysical Journal Letters, 1006 L64.

论文链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae8d17