Første observation af et skiftende Type II solcelleradioudbrud ved brug af LOFAR

Type II solar radioudbrud antages at være exciteret af chokbølger. De er ofte forbundet med stød drevet af soludbrudsbegivenheder som koronale masseudstødninger (CME'er) og soludbrud, og er karakteriseret ved en langsom drift fra høje til lave frekvenser, der menes at afspejle den hastighed, hvormed stødet forplanter sig væk fra solen. Shock-exciterede emissioner, der viser meget lidt eller ingen frekvensdrift, er kendt som "stationære Type II bursts" (f.eks. Aurass et al. 2002). Stationære type II-udbrud tolkes nogle gange som termineringschok i soludbrud (f.eks. Chen et al. 2019).

For nylig, Chrysaphi et al. (2020) har for første gang rapporteret om et Type II-udbrud, der går mellem en stationær og drivende tilstand (se figur 1), og diskuterede de mulige mekanismer, der fører til overgangen af ​​Type II-udbrud.

Radioemissionerne præsenteret i den aktuelle undersøgelse præsenterede flere interessante aspekter ud over overgangstilstanden for Type II-udbruddet. Båndopdeling blev observeret under de stationære Type II-emissioner på to forskellige, men samtidige steder (se figur 1). Spændende fine strukturer med både negative og positive frekvensdriftshastigheder blev også identificeret inden for den stationære Type II burst. Et Type III-udbrud, der krydsede de stationære Type II-emissioner, blev også observeret.

Vi brugte LOFARs billedbehandlingsfunktioner til at undersøge opførselen af ​​Type II-kilderne før, under og efter overgangen fra en stationær til en drivende tilstand. Til dette formål, Type II-kilderne blev afbildet ved frekvenser, der repræsenterer hvert af de fire underbånd (se figur 1). En enkelt frekvens blev brugt for hvert underbånd for at eliminere virkningerne af de frekvensafhængige udbredelseseffekter, som spredning (se f.eks. Chrysaphi et al. 2018 og Kontar et al. 2019), og præsentere kildernes rene tidsmæssige bevægelse gennem hele overgangen. Et spring i Type II-kildeplaceringerne blev identificeret på tidspunktet for overgangen fra stationære til driftende tilstande. Type III burst blev afbildet på tværs af flere frekvenser og på et enkelt tidspunkt. De relative placeringer af kilder afbildet ved forskellige frekvenser blev korrigeret for den spredningsinducerede forskydning ved hjælp af den enkle, analytisk metode udledt af Chrysaphi et al. (2018). Som angivet i figur 1, der skete bratte forskydninger i den vej, som Type III-kilderne havde lagt ud. Disse skift fandt sted ved frekvenser, der faldt sammen med frekvenserne for Type II-underbåndene.

Vi undersøgte multibølgelængdeobservationer for at identificere solaktiviteter, der var rumligt og tidsmæssigt relateret til radioemissionerne. Et jetudbrud blev observeret nær tidspunktet for radioudsendelserne. Strålens spir delte sig i to komponenter, der menes at have drevet to CME-fronter (se figur 1). Vi fandt ud af, at en af ​​de todelte jetkomponenter producerede en streamer-puff CME (Bemporad et al. 2005), som var knyttet til radioemissionerne. Først beskrevet af Bemporad et al. (2005), streamer-puff CME'er er en række smalle CME'er, der udbreder sig langs en streamer, puste det op, men efterlader den intakt.

De mekanismer, som vi mener genererede de observerede radioemissioner, er vist skematisk i figur 2. Udbruddet af jetflyet resulterer i en streamer-puff CME, der forplanter sig langs den allerede eksisterende streamer, som vist i figur 2 (a). Når CME accelererer og danner et stød (grøn kurve), stødet interagerer med de åbne magnetfelter, der danner streameren, hvilket får streameren til at gennemgå en lokal udvidelse nær CME'ens flanker, men endnu ikke ved næsen (Figur 2 (b)). Regioner af stødet standses af samspillet med streameren, effektivt opfører sig som et stående chok. Vi mener, at på dette stadium (figur 2 (b)), tre næsten samtidige handlinger finder sted:

1. Kompressionen mellem stødet og streameren fremkalder de stationære Type II-emissioner (vist med rødt)
2. Samspillet mellem stødet og streameren får streameren til at pulsere (blå pile), spændende de negative og positive frekvensdrift-fine strukturer inden for de stationære Type II-emissioner
3. En elektronstråle sporer de åbne magnetfelter, begrænser den lokalt udvidede streamer, spændende et Type III-udbrud (orange kurve), hvoraf kildeplaceringerne afspejler streamerens lokale oppustning

Det sidste trin (Figur 2 (c)) er, når CME tvinger streameren til at bukke under for dens ekspansion, selv omkring næsen af ​​CME, muliggør en jævn udbredelse af CME langs streameren. Det er i dette øjeblik, at chokkets region, der stimulerer radioemissionerne, går fra et stående til et drivende chok, og streamerstrukturen, der pulserede, springer brat til en ny, stabil beliggenhed, forårsager springet i de observerede Type II-kilder. CME fortsætter med at ekspandere, efterhånden som den forplanter sig væk fra solen, og den konstante kompression mod streameren stimulerer de drivende Type II-emissioner (vist med rødt, Figur 2 (c)).