Første frekvens-tidsopløste billeddannende spektroskopi-observationer af solradiospidser

Solar radiospidser er kortvarige, smalbåndsradioudbrud, der er signaturer på accelerationen af ​​ikke-termiske elektroner i soludbrud. De observeres over en bred vifte af frekvenser fra snesevis af MHz (Melnik et al. 2014) til GHz-området (Benz et al. 1992) og har nogle af de korteste varigheder og smalle båndbredder af nogen solcelleradioudbrud. Oprindelsen af ​​pigge er ikke fuldt ud forstået. Deres korte varigheder repræsenterer en øvre grænse for energifrigivelsestiden, og kombineret med deres smalle frekvensbåndbredder, spidser er tegn på processer, der forekommer på millisekunders tidsskalaer, giver mulighed for at studere de hurtigste processer i solkoronaen. De høje lysstyrketemperaturer forbundet med spidserne indikerer sammenhængende mekanismer; nemlig plasma emission eller elektron cyclotron maser (ECM) emission.

I den seneste avis, Clarkson et al. (2021) har for første gang rapporteret den rumlige, frekvens, og tidsopløste observationer af individuelle radiospidser forbundet med en koronal masseudstødning (CME).

Ved at bruge tids- og frekvensopløsningen for LOFAR, vi var i stand til at løse individuelle radiospidser mellem 30 og 70 MHz (Figur 1) og analysere deres forskellige karakteristika, inklusive varighed, frekvens bredde, frekvensdrift, areal, og tilsyneladende bevægelse over snesevis af millisekunders skalaer. Afbrændingshændelsen var forbundet med en række Type III-udbrud sammen med en CME- og Type II-udbrud, menes at stamme fra et jetudbrud (Chrysaphi et al. 2020). Pigge blev observeret både før og efter CME, med størstedelen af ​​de observerede spidser, der forekommer i CME-vågen. Den samme analyse blev udført på individuelle striae af Type IIIb-udbrud, der fandt sted i samme periode. Både piggene og striae viser lignende egenskaber - en aftagende varighed, øget båndbredde, og faldende areal, med frekvens. Vi fandt ud af, at spidsdrifthastighederne udleder exciterhastigheder på cirka 10-50 km s ^-1 .

En af de spændende observationer er, at spids- (og striae) tyngdepunktsbevægelserne ikke er radiale, men parallelt med sollemmet (figur 2a). Analyse af den tidsmæssige variation af spidsområdet og lodret bevægelse i billedplanet (figur 2b, c), vi finder, at både ændringen i arealudstrækning og bevægelse er mest udtalt i henfaldsfasen. Piggene viser superluminale hastigheder mellem 0,76 og 1,8c og superluminal udvidelse af FWHM-kildestørrelserne. Dette er ikke exciterens fysiske hastighed og kan forklares i sammenhæng med spredningen af ​​radiobølgerne på grund af anisotrop tæthedsturbulens. I Kontar et al. (2019), det blev vist, at anisotrop densitetsturbulens var påkrævet for at forklare både de observerede Type III henfaldstider og kildestørrelser samtidigt. I et medium med anisotrope tæthedsudsving, radiobølgespredning inducerer et skift i den observerede emission fortrinsvis langs retningen af ​​det styrende magnetiske felt. Yderligere, spredningssimuleringerne forudsiger, at tilsyneladende superluminal bevægelse er mulig på grund af spredningseffekter og viser, at ved større heliocentriske vinkler, den observerede emission er underlagt større inducerede skift og tilsyneladende hastigheder.

Papiret viser, at lavfrekvente radiospidser er stærkt påvirket af spredning på grund af stråling, der undslipper gennem anisotrop densitetsturbulens, med spredning fortrinsvis langs det styrende magnetfelt. Til denne begivenhed, spids- og striae-bevægelserne indikerer, at magnetfeltlinjerne er parallelle med solarlemmet. Spikemissionen stammer fra et område i CME-vågen, hvor dannelsen af ​​udvidede post-genforbindelsesløkker kunne være stedet for svag elektronstråleacceleration. Spredningsdominansen vil virke til at forlænge spidstidsprofilen, indebærer, at energifrigivelsestiden er kortere, end hvad der ofte antages i litteraturen. Simuleringerne af Kuznetsov et al. (2020) viser, at stærkere anisotropi fører til mindre observerede spidskildestørrelser og superluminale hastigheder. Spike- og striae-egenskaberne er derfor i overensstemmelse med anisotropi α=0,1−0,2, hvilket er højere end typisk krævet i åbne felt-konfigurationer for at forklare Type III-bursts. Følgelig, anisotropien af ​​tæthedsturbulens i lukkede sløjfekonfigurationer kunne være højere end langs åbne feltlinjer. Lighederne og co-spatial oprindelse af piggene og striae indikerer, at de har en fælles exciter. Ud over, type III, Type IIIb, Type II, og spikes brister i denne begivenhed deler den samme følelse af polarisering. Kombineret med emissionens koronale højde, hvor betingelsen for ECM-emission sandsynligvis ikke er opfyldt, spidserne vil sandsynligvis blive produceret via plasmaemissionsmekanismen nær plasmafrekvensen.