وبلاگ

شراره های خورشیدی نوع II سیگنال های رادیویی موج ضربه ای در تاج خورشیدی هستند که توسط شعله های خورشیدی یا پرتاب جرم تاجی هدایت می شوند. بنابراین، این انفجارها مورفولوژی های طیفی پیچیده ای را در طیف دینامیکی خورشیدی ارائه می دهند. به طور خاص، باند انتشار رادیویی را می توان به دو باند نازکتر تقسیم کرد که به عنوان تقسیم باند شناخته می شود.ورشناک و همکاران، 2002). انفجارهای “شکسته” نوع II که اشکال مقعر طیفی را به شکل برآمدگی یا شکستگی نشان می دهند به برخورد امواج ضربه ای با ساختارهای چگالی تاجی نسبت داده می شوند.کووال و همکاران، 2021). علاوه بر این، انفجار نوع II می تواند ظاهری به شکل استخوان شاه ماهی در طیف سنجی خورشیدی داشته باشد.کرنز و رابینسون، 1987). چنین انفجاری شامل انفجارهای فرعی متحرک مثبت و منفی (به اختصار “ماهی” یا “HBs”) است که به ترتیب از ستون فقرات اصلی به فرکانس‌های بالاتر و پایین‌تر منحرف می‌شوند. “HBs” به عنوان رویدادهای پرتو الکترونی در نظر گرفته می شود که توسط موج ضربه ای مرتبط با انفجار نوع II شتاب می گیرد. “HBs” را می توان برای بررسی ماهیت آشفته پلاسمای تاجی پس زمینه با اعمال تجزیه و تحلیل چگالی طیفی توان (PSD) برای تغییرات شار آنها استفاده کرد.کارلی و همکاران، 2021). مبنای نظری رویکرد فوق توسط رید و کنتر، 2017 که نشان داد تلاطم چگالی در تاج خورشیدی می تواند سطح امواج لانگمویر را تعدیل کند. به نوبه خود، این مدولاسیون های موج لانگمویر یا دسته بندی موج لانگمویر می تواند باعث تغییراتی در شدت انتشار رادیویی پلاسما بعدی شود. بعد، رید و کنتار، 2021 می تواند از نظر کمی نشان دهد که ساختار ظریف انفجار نوع III ناشی از تلاطم چگالی تاجی است. از آنجایی که انفجارهای نوع III، IIIb و همچنین استخوان‌های ماهی در انفجارهای نوع II توسط پرتوهای الکترونی تولید می‌شوند، روش پیشنهادی برای مطالعه نوسانات چگالی تاجی برای همه این نوع انفجارهای رادیویی خورشیدی معتبر است. در اینجا مشاهدات رادیویی یک شراره خورشیدی پیچیده نوع II با ترکیبی از ویژگی‌های طیفی را گزارش می‌کنیم. در این کار، ما به طور خاص بر روی تجزیه و تحلیل PSD ساختار استخوان شاه ماهی این انفجار تمرکز می کنیم تا خواص آشفتگی چگالی تاجی را بررسی کنیم.

تجزیه و تحلیل داده ها و نتایج

در تحقیق خود، ما یک شعله خورشیدی پیچیده نوع II را شناسایی کردیم که توسط تاسیسات رادیویی اوکراین مشاهده شد، یعنی تلسکوپ رادیویی T شکل اوکراین، اصلاح دوم (UTR-2) و تلسکوپ رادیویی غول پیکر اوکراین (GURT) در 25 ژوئیه 2014 (نگاه کنید به). شکل 1). . انفجار نوع II ضبط شده، با عنوان “HB Type II-F/H” مجموعه ای از ویژگی های طیفی مانند مولفه های هارمونیک بنیادی، تقسیم باند، ساختار استخوان ماهی، و ناپیوستگی طیفی را به نمایش می گذارد. این ویژگی های طیفی خاص با هم در انفجارهای نوع II به ندرت یافت می شوند. ساختار شاه ماهی انفجار تحت تحلیل اولیه ما خواهد بود.

شکل 1. طیف دینامیکی خورشیدی همسو با زمان بدست آمده توسط تاسیسات رادیویی اوکراین، یعنی آرایه های آنتن GURT (8.25-78 MHz) (a) و UTR-2 (8.25-33 MHz) (b) در 25 جولای 2014. اجزای F) و هارمونیک (H) یک انفجار استخوان شاه ماهی نوع II و همچنین یک انفجار چند باند نوع II به ترتیب در طیف‌نگارها به‌عنوان HB نوع II-(F,H) و ML نوع II-(F,H) برچسب‌گذاری شده‌اند. گروهی از انفجارهای نوع III نشان داده شده است. پانل (c) نشان دهنده تابش اشعه ایکس خورشیدی است که در آن روز توسط GOES 15 اندازه گیری شده است. زمان شروع/پایان و پیک شعله ور کلاس C2.2 به ترتیب با خطوط عمودی چین دار نارنجی و فیروزه ای نشان داده می شود. محور زمانی مشترک در محدوده 06:55-07:35 UT است.

برای انجام تجزیه و تحلیل PSD انفجار HB نوع II، ما 10 استخوان ماهی به جلو (انحراف فرکانس بالا به پایین) را انتخاب کردیم که به خوبی تفکیک شده بودند. شاه ماهی های معکوس انتخاب نمی شوند زیرا از نظر طیفی متمایز نیستند بلکه تار هستند. سپس، برای محاسبه مقادیر PSD، ابتدا شدت HBها را نسبت به فواصل heliocentric به دنبال روش زیر تعیین می‌کنیم. می توان آن را با مثالی از یک استخوان شاه ماهی محدب که در یک ناحیه مستطیلی سبز مشخص شده در طیف سنجی GURT توصیف شده است (شکل 2 (الف)). با این حال، برای انجام آنالیز PSD، از داده‌های UTR-2 بیان شده در واحدهای چگالی شار مطلق استفاده می‌کنیم. شکل 2(c) طیف دینامیکی کالیبره شده UTR-2 را در محدوده فرکانس 18-28 مگاهرتز، از جمله همان استخوان شاه ماهی را نشان می دهد. در آنجا، استخوان شاه ماهی به صورت دستی توسط بخش های خط نارنجی جدا می شود تا حداکثر چگالی شار در هر کانال فرکانس تعیین شود. ماکزیمم ها با نقاط سفید در امتداد استخوان شاه ماهی مشخص می شوند. حداکثر چگالی شار در مقابل پروفیل فرکانس در شکل 2(d) رسم شده است. برای تبدیل پروفیل فرکانس به فواصل هلیوسنتریک، باید مدل چگالی الکترونی صحیح اعمال شود. بنابراین، مدل اجازه می دهد تا فرکانس پلاسما را در یک ارتفاع مشخص تعیین کنید. ما از یک مدل چگالی جزئی Saito با ضریب ضرب 0.6 استفاده می کنیم. با استفاده از مدل جزئی سایتو، رابطه چگالی شار استخراج شده از استخوان شاه ماهی در نظر گرفته شده با فواصل هلیوسنتریک تعیین و در شکل 2(e) ترسیم شد.

شکل 2. (الف) طیف پویا GURT جزء اصلی انفجار رادیویی نوع II HB. باندهای فرکانس پایین و بالایی قطعه به ترتیب دارای برچسب LFB و UFB هستند. نصب قطعات پیش تخریبی و پس تخریبی هر دو نوار انجام می شود. قسمت اولیه جزء اصلی انفجار چند باند نوع II، ML نوع II-F، مخروطی است. خطوط عمودی زرد نشان دهنده نقاط زمانی T1، T2 و T3 هستند. (ب) نرخ انحراف فرکانس، df_LFB/dt، قسمت‌های قبل از اختلال (فاصله زمانی T1-T2؛ خط ثابت) و پس از اختلال (فاصله زمانی T2-T3؛ خط چین) از LFB. (ج) طیف UTR-2 که یک استخوان شاه ماهی انتخاب شده برای تجزیه و تحلیل چگالی طیفی قدرت را نشان می دهد. چند ضلعی که به صورت دستی از بخش های نارنجی رنگ جدا شده است، استخوان ماهی را محدود می کند. حداکثر چگالی شار در هر کانال فرکانس در امتداد استخوان شاه ماهی با نقاط سفید در داخل چند ضلعی مشخص شده است. (د) حداکثر چگالی شار در مقابل فرکانس برای استخوان شاه ماهی انتخاب شده. (ه) نمودار شار در مقابل فاصله در شعاع خورشیدی (محور x پایین) و در مگا متر (محور x بالایی) با استفاده از مدل جزئی سایتو.

شکل 3. تجزیه و تحلیل PSD نوسانات شدت گرفته شده از 10 استخوان ماهی انتخاب شده. اتصالات مقادیر PSD با قانون توان به شکل P(k) انجام شد.~ ک^αکه در آن k عدد موج و α شاخص طیفی است. منحنی های متناسب با خطوط جامد آبی نشان داده می شوند. شاخص های طیفی حاصل α نشان داده شده اند.

در نهایت مقادیر PSD محاسبه شد. به این ترتیب، توزیع مقیاس‌های اندازه آشفتگی پلاسمای تاجی را به دست می‌آوریم که مسئول تغییرات جریان استخوان ماهی است. شکل 3 نتیجه تجزیه و تحلیل PSD را برای 10 HB نشان می دهد. پانل سمت چپ بالای شکل مربوط به استخوان شاه ماهی نشان داده شده در شکل 3(c) است. قدرهای PSD با یک قانون توان در شکل برازش داده شدند P(k)~ ک^αجایی که ک عدد موج بر حسب واحد معکوس میلی متر است (ک=2π/λ_هوم) و شاخص طیفی است. ما شاخص های طیفی را از 1.69- تا 2.00- با مقدار متوسط ​​α پیدا کردیم._متر= -1.897 و انحراف استاندارد 0.0966. فقط یک α=1.69 دقیقاً با شاخص طیفی کولموگروف 1.67- مطابقت دارد، در حالی که سایر شاخص ها از نظر بزرگی بالاتر هستند.

نتیجه گیری

در این کار، ما می‌خواهیم ویژگی‌های تلاطم چگالی تاجی را با تجزیه و تحلیل ساختار استخوان ماهی HB نوع II مطالعه کنیم. ما آنالیز PSD نوسانات تراکم شار را در 10 استخوان ماهی انتخاب شده انجام دادیم. شاخص های طیفی حاصل از α = 1.69 تا -2.0 است. ما این مقادیر را قابل قبول می دانیم. انحراف آنها از مقدار کلموگروف مشروط مورد انتظار را می توان به رفتار ذاتی ناهمگنی های پلاسما در طیف وسیعی از فواصل شعاعی از α≈1.44 تا ≈1.71 شعاع خورشیدی نسبت داد. ما همچنین دریافتیم که HBs قبل از شکست طیفی است که با سوراخ کردن استریمر توسط موج ضربه ای در حال افزایش همراه است. این نشان می‌دهد که HBs از نظر فضایی در ناحیه‌ای زیر نوک استریمر تولید شده‌اند. بنابراین، تجزیه و تحلیل PSD HBs خواص آشفتگی پلاسمای الکترونی را در جریان تاجی ارائه می‌کند که در این کار تازگی دارد. این نتایج به یک کار مرتبط در فیزیک پلاسمای خورشیدی می پردازد – مطالعه خواص تلاطم چگالی در تاج به روشی معمولی. ما معتقدیم که تجزیه و تحلیل PSD اعمال شده بر روی استخوان ماهی می تواند ابزار موثر و مفیدی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد تلاطم پلاسما در تاج خورشیدی باشد.

علاوه بر این، در طیف پویا، ما یک انفجار چند باند نوع II را شناسایی کردیم که همزمان با گسست طیفی در HB نوع II شروع می‌شود (ML نوع II در شکل‌های 1 (a,b) و 2 (a)). ما این اپیزود را بسیار مهم می‌دانیم زیرا با سناریوی پیشنهادی مسئول وقوع انفجارهای نوع II در نتیجه تعامل CME/شوک-استریمر سازگار است (به عنوان مثال. چو و همکاران، 2008). اول، ما می‌توانیم این سناریو را بر اساس مطالعه طیف‌های دینامیکی خورشیدی بدون استفاده از تصاویر رادیویی/اپتیکی/فرابنفش شدید خورشید و تاج خورشیدی تایید کنیم.

بر اساس مقاله ای که اخیراً منتشر شده است: کووال، ا. استانیسلاوسکی، ام. کارلیتسکی، بی. وانگ، اس. جرین، آ. کونووالنکو و م. بارتا (2023). مورفولوژی شراره های خورشیدی نوع II ناشی از انتشار شوک از طریق پلاسمای تاجی متلاطم و ناهمگن، مجله اخترفیزیک، 9522 DOI: 10.3847/1538-4357/acdbcc

منابع:

Cairns، IH & Robinson، RD، 1987، SoPh، 111، 365

Carley، EP، Cecconi، B.، Reid، HA، و همکاران، 2021، ApJ، 921، 3

چو، K.-S.، Bong، S.-C.، Kim، Y.-H. و دیگران.، 2008، A&A، 491، 873

کوال، آ.، کارلیتسکی، م.، استانیسلاوسکی، ا. و همکاران، 2021، ApJ، 923، 2

رید، اچ. اس. و کنتار، ای. پی.، 2017، A&A، 598، 44

رید، اچ. اس. و کنتار، ای. پی.، 2021، NatAs، 5، 796

ورشناک، بی، ماگدالنیچ، جی.، اوراس، اچ، و مان، جی.، 2002، A&A، 396، 673