ИСТОЧНИКИ СОЛНЕЧНЫХ МИКРОВОЛНОВЫХ ВСПЛЕСКОВ III ТИПА
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Микроволновые тонкие структуры позволяют изучать эволюцию плазмы в области энерговыделения. Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) является уникальным инструментом для исследования источников тонких структур на частоте 5.7 ГГц. Комплексный анализ радиоданных РАТАН-600, спектрополяриметра 4–8 ГГц и ССРТ совместно с данными в крайнем ультрафиолете позволил локализовать источники микроволновых дрейфующих всплесков III типа в событии 10 августа 2011 г. во всей полосе частот появления всплесков и определить наиболее вероятную область первичного энерговыделения. Для локализации источников всплесков III типа по данным РАТАН-600 была разработана оригинальная методика обработки данных. На частоте 5.7 ГГц источник всплесков был зафиксирован по двум координатам, а на частотах 4.5, 4.7, 4.9, 5.1, 5.3, 5.5 и 6.0 ГГц положения были зафиксированы по одной координате. Найдено, что размер источника всплесков на частоте 5.1 ГГц был максимальным относительно размеров источников на других частотах.

Ключевые слова:
Микроволновые всплески III типа, тонкие структуры, солнечное микроволновое излучение
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

ВВЕДЕНИЕ

Из радионаблюдений солнечных вспышек известно, что наряду с широкополосным континуальным излучением микроволновых всплесков наблюдаются узкополосные импульсы радиопотока, называемые в литературе тонкими структурами [Droege, 1977; Benz, 1986; Staehli et al., 1987; Allaart et al., 1990; Bruggmann et al., 1990; Altyntsev et al., 1999; Jiricka et al., 2001; Chernov et al., 2003; Fu et al., 2004; Huang et al., 2010; Zhdanov et al., 2015]. Узкая относительная полоса частот, не превышающая 5 %, и субсекундные времена жизни накладывают жесткие ограничения на размеры источника и механизмы излучения. Разнообразие временных и спектральных свойств тонких структур одновременно указывает и на различные механизмы генерации излучения, и на различные условия выхода излучения из области генерации. В настоящее время временные и спектральные особенности тонких структур изучены достаточно хорошо, однако информации об их источниках в литературе либо очень мало, либо она отсутствует совсем, поскольку подавляющая часть данных спектральных наблюдений не сопровождалась информацией, полученной из пространственных наблюдений.

В середине 90-х гг. не проводилось наблюдений с высоким спектральным разрешением в окрестности рабочей частоты ССРТ (5.7 ГГц) [Altyntsev et al., 1996]. Это не позволяло дать адекватную интерпретацию наблюдаемых на ССРТ всплесков длительностью меньше секунды, которые стали называть субсекундными импульсами (ССИ). С развитием технологий передачи данных большого объема появилась возможность использования данных солнечных спектрометров, расположенных в обсерваториях Китая [Fu et al., 1995]. Данные перекрывались по времени и частоте (5.2–7.6 ГГц) с наблюдениями на ССРТ. Первые же работы [Sych et al., 2002; Meshalkina et al., 2002; Altyntsev et al., 2003; Meshalkina et al., 2004] показали, что ССИ в динамических спектрах соответствуют различным спектральным структурам. В работах [Meshalkina et al., 2002; Altyntsev et al., 2007; Meshalkina et al., 2012] были рассмотрены структуры, называемые в литературе микроволновыми всплесками III типа [Staehli et al., 1987].

Несомненно, информация о местоположении источников тонких структур и их размерах важна для уточнения механизма излучения и определения параметров плазмы в области излучения [Chernov et al., 2014]. Но, к сожалению, в мире пока не существует радиотелескопов, способных напрямую определять положение источников микроволновых тонких структур в широкой полосе частот. Такие инструменты пока находятся на стадии проектирования [Yan et al., 2013; Lesovoi et al., 2014; Gary et al., 2014].

Существующие спектрополяриметры обладают высоким спектральным (до 5 МГц) и временным (до 5 мс) разрешением, но не имеют пространственного разрешения [Fu et al., 1995; Zhdanov et al., 2011]. Радиогелиографы, в частности ССРТ (5.7 ГГц) [Grechnev et al., 2003] и Нобеяма (17 и 34 ГГц) [Nakajima et al., 1994], имеющие высокое пространственное разрешение (до 10″), принимают излучение только на одной-двух фиксированных частотах. В связи с этим наблюдения, выполненные на РАТАН-600, дают уникальную информацию о частотно-пространственных свойствах источников, генерирующих тонкие структуры.

Анализ архива данных РАТАН-600 (интервал ежедневных наблюдений 07–11 UT) и спектрополяриметра 4–8 ГГц (интервал 00–10 UT) с марта 2011 по июнь 2013 г. показал, что из 79 событий с тонкой структурой, наблюдавшихся спектрополяриметром между 07 и 10 UT, только четыре события было зарегистрировано на РАТАН-600: 10 августа 2011 09:34 UT. 29 июня 2012 09:13 UT, 14 июля 2012 07:35 UT и 22 марта 2013 08:39 UT. Малое количество совпавших наблюдений объясняется пассажным принципом работы РАТАН-600.

В данной работе показаны результаты анализа радиоданных в событии 10 августа 2011 г. Для локализации источников тонких структур был проведен совместный анализ данных РАТАН-600, спектрополяриметра 4–8 ГГц и ССРТ. Разработана оригинальная методика локализации источников тонких структур, которая позволила найти двумерное положение источника микроволновых всплесков III типа на частоте 5.7 ГГц, а также одномерные положения источников на других частотах. Было найдено, что максимальный размер источников микроволновых всплесков III типа наблюдался на частоте 5.1 ГГц. С привлечением данных в крайнем ультрафиолете с SDO AIA было показано, что источники располагались вдоль видимых в крайнем ультрафиолете (УФ) и взаимодействующих между собой петельных образований.

Список литературы

1. Богод В.М., Жеканис Г.Н., Мингалиев М.Г., Тохчукова С.Х. Многоазимутальный режим наблюдений на южном секторе РАТАН-600 с перископическим отражателем // Изв. вузов. Радиофизика. 2004. Т. 47. С. 255.

2. Мешалкина Н.С., Алтынцев А.Т., Лесовой С.В., Занданов В.Г. О размерах источников солнечных микроволновых субсекундных импульсов // Солнечно-земная физика. 2005. Т. 8. С. 82-84.

3. Тохчукова С.Х., Коржавин А.Н., Богод В.М. и др. Расчет горизонтального размера диаграммы направленности РАТАН-600 в режиме «Южный сектор с плоским отражателем» с учетом параметров первичных отражателей // Астрофиз. бюлл. 2014. Т. 69, № 3. С. 377-388.

4. Хайкин С.Э., Кайдановский Н.Л., Парийский Ю.Н., Есепкина Н.А. Радиотелескоп РАТАН-600 // Изв. ГАО. 1972. Т. 188. С. 3-12.

5. Allaart M.A.F., van Nieuwkoop J., Slottje C., Sondaar L.H. Fine structure in solar microwave bursts // Solar Phys. 1989. V. 130. P. 183.

6. Altyntsev A.T., Grechnev V.V., Konovalov S.K., et al. On the apparent size of solar microwave spike sources // Astrophys. J. 1996. V. 469. P. 976.

7. Altyntsev A.T., Nakajima H., Takano T., et al. The study of solar flares with microwave sub-second pulses at 5.7 and 17 GHz // Proc. Nobeyama Symp. 1999. P. 279-282.

8. Altyntsev A.T., Lesovoi S.V., Meshalkina N.S., et al. The microwave sub-second pulse of September 17, 2001: The spectrum, location and size of the source // Astron. Astrophys. 2003. V. 400. P. 337-346.

9. Altyntsev A.T., Grechnev V.V., Meshalkina N.S., Yan Y. Microwave type III-like bursts as possible signatures of magnetic reconnection // Solar Phys. 2007. V. 242. P. 111.

10. Bastian T.S. Angular scattering of solar radio emission by coronal turbulence // Astrophys. J. 1994. V. 426. P. 774.

11. Benz A.O. Millisecond radio spikes // Solar Phys. 1986. V. 104. P. 99-110.

12. Benz A.O., Saint-Hilaire P., Vilmer N. Location of narrowband spikes in solar flares // Astron. Astrophys. 2002. V. 383. P. 678-684.

13. Bogod V.M. RATAN-600 radio telescope in the 24th solar-activity cycle. I. New opportunities and tasks // Astrophys. Bull. 2011. V. 66. P. 190.

14. Bogod V.M., Alesin A.M., Pervakov A.A. RATAN-600 radio telescope in the 24th solar-activity cycle. II. Multi-octave spectral and polarization high-resolution solar research system // Astrophys. Bull. 2011. V. 66. P. 205.

15. Bruggmann G., Magun A., Benz A.O., et al. Solar flare microwave observations with high spectral resolution // Astron. Astrophys. 1990. V. 240. P. 506-510.

16. Chen B., Bastian T.S., White S.M., et al. Tracing electron beams in the Sun´s corona with radio dynamic imaging spectroscopy // Astrophys. J. Lett. 2013. V. 763. P. L21.

17. Chernov G.P., Yan Y.H., Fu Q.J. A superfine structure in solar microwave bursts // Astron. Astrophys. 2003. V. 406. P. 1071-1081.

18. Chernov G.P., Yan Y.H, Fu Q.J. The importance of source positions during radio fine structure observations // Res. Astron. Astrophys. 2014. V. 14. P. 831-842.

19. Droege F. Millisecond fine-structures of solar burst radiation in the range 0.2-1.4 GHz // Astron. Astrophys. 1977. V. 57. P. 285-290.

20. Fu Q., Qin Z., Ji H., Pei L. A broadband spectrometer for decimeter and microwave radio bursts // Solar Phys. 1995. V. 160. P. 97.

21. Fu Qi-Jun, Yan Yi-Hua, Liu Yu-Ying, et al. A New catalogue of fine structures superimposed on solar microwave bursts // Chinese J. Astron. Astrophys. 2004. V. 4. P. 176-188.

22. Gary D.E. Hurford G.J., Nita G.M., et al. The Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA) // Bull. Am. Astron. Soc. 2014. V. 224. P. 123.

23. Grechnev V.V., Lesovoi S.V., Smolkov G.Y., et al. The Siberian Solar Radio Telescope: The current state of the instrument, observations, and data // Solar Phys. 2003. V. 216. P. 239-272.

24. Huang J., Yan Y., Liu Y. The statistical features of radio bursts with fine structure at 1.1-7.6 GHz // Adv. Space Res. 2010. V. 46. P. 1388-1393.

25. Jiricka K., Karlicky M. Meszarosova H., Snizek V. Global statistics of 0.8-2.0 GHz radio bursts and fine structures observed during 1992-2000 by the Ondrejov radiospectrograph // Astron. Astrophys. 2001. V. 375. P. 243-250.

26. Kashapova L.K., Tokhchukova S.K., Rudenko G.V., et al. On the possible mechanisms of energy release in a C-class flare // Central European Astrophys. Bull. 2013. V. 37. P. 573-583.

27. Kashapova L.K., Tokhchukova S.K., Zhdanov D.A., et al. The subsecond pulses during the August 10, 2011 flare by observations of RATAN-600 and the 4-8 GHz Siberian Solar Spectropolarimeter // Geomagnetism and Aeronomy. 2013. V. 53. P. 1021-1024.

28. Lesovoi S.V., Altyntsev A.T., Ivanov E.F., Gubin A.V. A 96-antenna radioheliograph // Res. Astron. Astrophys. 2014. V. 14. P. 864-868.

29. Meshalkina N.S., Altyntsev A.T., Grechnev V.V., et al. An analysis of the spatial features of drifting bursts in the microwave range // ESA Special Publ. 2002. V. 506. P. 343-346.

30. Meshalkina N.S., Altyntsev A.T., Sych R.A., et al. On the wave mode of subsecond pulses in the cm-range // Solar Phys. 2004. V. 221. P. 85-99.

31. Meshalkina N.S. Altyntsev A.T., Zhdanov D.A., et al. Study of flare energy release using events with numerous type III-like bursts in microwaves // Solar Phys. 2012. V. 280. P. 537-549.

32. Nakajima H., Nishio M., Enome S., et al. The Nobeyama radioheliograph // IEEE Proc. 1994. V. 82. P. 705-713.

33. Reid H.A.S., Ratcliffe H. A review of solar type III radio bursts // Res. Astron. Astrophys. 2014. V. 14, N 7. P. 773-804.

34. Staehli M., Benz A.O. Microwave emission of solar electron beams // Astron. Astrophys. 1987. V. 175. P. 271-276.

35. Sych R.A., Altyntsev A.T., Grechnev V.V., et al. Observations of microwave subsecond pulses with high spectral and spatial resolution // ESA Special Publ. 2002. P. 761.

36. Yan Y., Wang W., Liu F., et al. Radio imaging-spectroscopy observations of the Sun in decimetric and centimetric wavelengths // IAU Symp. 2013. V. 294. P. 489-494.

37. Zhdanov D.A., Zandanov V.G. Broadband microwave spectropolarimeter // Central European Astrophys. Bull. 2011. V. 35. P. 223-228.

38. Zhdanov D.A., Zandanov V.G. Observations of microwave fine structures by the Badary Broadband Microwave Spectropolarimeter and the Siberian Solar Radio Telescope // Solar Phys. 2015. V. 290, N 2. P. 287-294.

Войти или Создать
* Забыли пароль?