7月5日，我国首颗综合性太阳观测专用卫星“夸父一号”（ASO-S）在轨运行满1000天，正在持续积累太阳活动第25周高峰期的太阳爆发观测数据（如图1）。近日，中国科学院紫金山天文台“夸父一号”科学团队利用硬X射线成像仪（HXI）载荷的观测数据，首次系统研究了高能C级耀斑（具有>30 keV高能辐射的C级耀斑）的统计属性，发现了不同于传统认知的反常电子加速特性，为理解太阳爆发中的电子加速和能量释放机制提供了新视角。该发现是“夸父一号”卫星“一磁两暴”（太阳磁场、耀斑、日冕物质抛射及其本质关联）核心科学目标的重要进展。相关工作发表在国际著名天文期刊《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。

图 1 近几个太阳活动周的太阳黑子数变化。当前我们处于第25周的高峰期，这也正是ASO-S四年设计寿命的预期观测目标，记录到的X级大爆发已超过70个。背景图取自solarcyclescience.com。

根据标准太阳爆发事件模型，磁绳结构的爆发引起磁重联过程，一方面加速粒子、加热等离子体，产生几乎覆盖全波段的辐射增强，即表现为耀斑；另一方面推动大尺度磁结构的进一步爆发，形成日冕物质抛射（CME）。已有的研究表明，耀斑与CME通常如影随形，且耀斑级别越高，两者的关联性越强。对于X级大爆发，这个关联性接近100%。同时，CME的加速过程也往往和表征高能电子的硬X射线流量曲线有较高的一致性。因此，高效的电子加速以及高达数百 keV甚至MeV以上的电子出现在X级耀斑中并不奇怪。但近些年的观测发现，电子加速在部分低级别耀斑中也可以很高效（如冷耀斑、早期脉冲耀斑等）。对这类耀斑，目前还缺少系统性的认知。

该工作中，研究团队重点关注了高能C级耀斑（图2），即明显具有高能电子的中小规模太阳爆发（其软X射线辐射能量比X级耀斑平均弱100倍）。研究团队通过自主开发的耀斑识别算法，从2022年12月至2024年10月的HXI数据中共找到1331个C级耀斑，其中127例是具有大于30 keV硬X射线辐射的高能C级耀斑（占比接近10%）。相比其他的C级耀斑，它们表现出更显著的电子加速和更高能的辐射。科研人员详细研究了该类耀斑的统计属性，发现其软X射线辐射与30 keV以上硬X射线辐射无明显相关性，且随着耀斑级别的降低，电子加速效率并未显著下降。

图 2 “夸父一号”ASO-S/HXI观测到的一个高能C级耀斑（取自Chen et al. 2025， ApJL）。左侧为GOES软X射线和HXI硬X射线光变曲线；中间为HXI硬X射线源等值线叠加在SDO/AIA极紫外和紫外图像上；右侧为HXI能谱拟合结果。

研究团队还统计对比了该类耀斑与其他多波段观测特征的关联性（见图3），包括喷流（约30%）、射电III型暴（约42%）、CME（4%）和360 nm辐射增强（至少11%，ASO-S/LST/WST观测）。根据以往的统计研究结果，C级耀斑中有伴随CME的占比可达20%，团队预测高能C级耀斑中有伴随CME的占比应更高。但令人意外的是，127例高能C级耀斑事件中仅有5例伴随有CME，且均是喷流相关的窄CME。这个比例远低于预期，暗示高能C级耀斑不能用标准爆发模型来解释，其中高效的电子加速成因可能与其非爆发型的磁场结构相关。这一新问题和发现，为最终理解太阳电子加速机制和耀斑-CME本质关联提供了新线索，值得深入研究。

图 3 这一组合图像（取自Chen et al. 2025， ApJL）分别展示了高能C级耀斑和各类爆发特征的统计结果，以及5例伴随CME的事件。

该研究第一作者为中国科学院紫金山天文台太阳高能及相关物理过程研究团组博士生陈昌雪，通讯作者为HXI载荷科学家苏杨研究员。研究工作得到了国家重点研发计划项目、中国科学院先导B专项、基金委重点项目等项目的支持。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/addf2f