Langmuir-bølgebevægelse observeret i de mest intense radiokilder på himlen

Solen producerer rutinemæssigt energiske elektroner i sin ydre atmosfære, som efterfølgende rejser gennem det interplanetariske rum. Disse elektronstråler genererer Langmuir-bølger i baggrundsplasmaet, producerer type III radioudbrud, der er de lyseste radiokilder på himlen (Suzuki og Dulk, 1985). Disse solcelleradioudbrud giver også en unik mulighed for at forstå partikelacceleration og transport, hvilket er vigtigt for vores forudsigelse af ekstreme rumvejrhændelser nær Jorden. Imidlertid, dannelsen og bevægelsen af ​​type III fine frekvensstrukturer (se figur 1) er et puslespil, men det antages almindeligvis at være relateret til plasmaturbulens i solkoronaen og solvinden.

Et nyligt arbejde af Reid og Kontar kombinerer en teoretisk ramme med kinetiske simuleringer og højopløselige radiotype III-observationer ved hjælp af Low Frequency Array (LOFAR) og viser kvantitativt, at de fine strukturer er forårsaget af de bevægende intense klumper af Langmuir-bølger i en turbulent medium. Disse resultater viser, hvordan type III finstruktur kan bruges til at fjernanalysere intensiteten og spektret af tryktæthedsudsving, og kan udlede omgivende temperaturer i astrofysisk plasma, begge væsentligt udvider det nuværende diagnostiske potentiale for solcelleradioemission.

Radiofinstrukturerne (Figur 1) har en lille frekvensdrift forårsaget af bevægelsen af ​​Langmuir-bølgeklumper, der bevæger sig gennem rummet med deres gruppehastighed. Måling af denne frekvensdrift (figur 2) afslører Langmuir-bølgegruppens hastighed, og efterfølgende baggrundens termiske hastighed. Denne nye teknik øger omfanget af solcelleradio-udbrud, der skal bruges som fjerndiagnosticering af plasmatemperatur. Observationen udleder en tilsvarende koronal plasmatemperatur omkring 1,1 MK. Radiofinstrukturen giver også en yderligere måde at estimere elektronstrålens bulkhastighed, som for det meste styres af stråleenergitætheden.

Sammenfattende, resultaterne skaber en ramme for at udnytte det diagnostiske potentiale af radioburst-finstruktur til at estimere plasmatemperaturer og densitetsturbulens. Dette nye potentiale er især relevant i betragtning af den forbedrede opløsning af nye jordbaserede radioteleskoper, der opløser meget mere fin struktur, der stammer fra solkoronaen. I øvrigt, Parker Solar Probe og Solar Orbiters tættere nærhed til radioemission, der stammer fra den meget høje korona- eller solvind, og dermed højere følsomhed, gør det muligt at detektere fine strukturer in situ.