Soludbrud i store områder er den sandsynlige kilde til forvirrende millimeteremission

Soludbrud er pludselige eksplosive processer, der omdanner magnetfeltets energi til den kinetiske energi af elektroner og ioner. Siden begyndelsen af ​​århundredet, millimeterobservationer af soludbrud blev rutinemæssigt mulige ved nogle få frekvenser med begrænset rumlig opløsning (se Kaufmann 2012, som anmeldelse). Et af de mest forvirrende aspekter af observationerne ved millimeterbølgelængder (200-400 GHz) er tilstedeværelsen, i nogle blus, af en lys spektral komponent, der vokser med frekvens. Denne emission er omkring hundrede billioner gange stærkere end kraften fra de aktive millimeter helkropsscannere, der bruges i lufthavne rundt om i verden.

Den store flux på ~10 ⁴ solar flux units (sfu) ved 400 GHz i nogle flares og en mærkbar korrelation med hård røntgen emission førte hurtigt til forslaget om, at emissionen sandsynligvis er forbundet med accelererede ikke-termiske elektroner (Kaufmann et al. 2001). Målingen af ​​radioemissionskildestørrelser kunne give yderligere observationsmæssige begrænsninger. Imidlertid, der er i øjeblikket ingen pålidelige kildestørrelsesmålinger nær 400 GHz, og der er en lang liste af foreslåede emissionsmekanismer (f.eks. Kaufmann 2012, Fleishman &Kontar, 2011, Zaitsev et al. 2014), hvilken, desværre, har flere antagelser, som ikke kan verificeres observationelt.

Imidlertid, de seneste analyser af forholdet mellem arealet af flare bånd og flare millimeter komponenten tyder på, at en termisk emissionsmodel, hvor radioemission stammer fra overgangsområdet for soludstrålingsbånd, der er forstyrret af flare-accelereret elektronopvarmning, kan forklare de forvirrende observationer.

Observationer og modelsammenligning

I alt 17 soludbrud med radiofluxobservationer på millimeter rækkevidde er blevet brugt i undersøgelsen. For de valgte begivenheder, de spektrale indekser bestemt af radiofluxer ved 212 GHz og 405 GHz viser sig at være i overensstemmelse med flere emissionsmekanismer, herunder den optisk tykke fri-fri emission.

Den observerede spektrale fluxtæthed er proportional med arealet af den emitterende kilde på grund af Rayleigh-Jeans-relationen. Derfor, området er en vigtig parameter for en termisk emissionsmodel. Hvis millimeteremissionen stammer fra optisk tykt termisk plasma i den øvre kromosfære/overgangsregion, så burde arealet af det opvarmede plasma (flare bånd-området) være tilstrækkeligt til at give den observerede radioflux.

For at evaluere flare båndområdet, UV-billeder er blevet undersøgt ved 1600 Å passbåndet, opnået fra Transition Region and Coronal Explorer (TRACE) og fra Solar Dynamics Observatory Atmospheric Imaging Assembly (SDO/AIA). Figur 2 viser, at alle observerede radiofluxer kan forklares ved stråling fra et optisk tykt plasma med temperaturen mellem 10 ⁴ og 10 ⁶ Kelvin, hvilket er typisk for overgangsområdet for solatmosfære.

Det er vigtigt at bemærke, at relativt tæt plasma opvarmet af energiske elektroner til temperaturer på 0,1-1 million Kelvin (MK) fører til øget stråling, således at strålingstabene ville føre til effektiv afkøling. Estimaterne af den strålingsmæssige afkølingstid tyder på, at plasmaet hurtigt (på under-anden skala) kan afkøles, hvis opvarmningstiden er større end strålingstabstiden. Derfor, vekselvirkningen mellem ikke-termisk elektronopvarmning og den radiative afkøling af tæt plasma kan forklare den observerede variabilitet på undersekund af flare millimeter emission.

De store spektrale flux af den observerede millimeterområde (eller sub-THz) emission foreslås at være forbundet med de store områder af disse flare bånd. Derefter, emissionen i millimeterområdet produceres af termisk plasma ved de opvarmede flare bånd. Flares, der viser udvidede flare-bånd, bør give store fluxer ved millimeterfrekvensområdet, hvilket stemmer overens med observationerne. Derefter, den termiske emission fra et optisk tykt overgangsområde og/eller lavt koronalt plasma, med temperaturer mellem 0,1-2~MK producerer et spektrum, der vokser med frekvens som krævet af observationerne. Sammenligningen af ​​flare-ribbon model med eksisterende observationer viser, at millimeter spektral fluxtæthed (200-400 GHz) i alle flares undersøgt kan forklares af modellen.