Typ III-skurar är bland de starkaste radiosignalerna som rutinmässigt observeras av både rymdburna och markbaserade instrument. De genereras via plasmaemissionsmekanismen, när strålar av övertermiska elektroner interagerar med omgivande plasma, utlösa radioemissioner vid plasmafrekvensen (den grundläggande emissionen) eller vid dess andra överton (den harmoniska emissionen). När elektronstrålarna fortplantar sig utåt från solen, radioemissioner genereras vid progressivt lägre frekvenser som motsvarar en minskande omgivande solvindsplasmadensitet. Typ III-skurar kan detekteras samtidigt över ett brett spektrum av longituder, och deras radiokällor ligger på betydligt större radiella avstånd än vad som förutspåtts av elektrondensitetsmodeller.

Dessa oklara egenskaper tillskrivs ofta spridningen av radiovågor genom elektrondensitetsinhomogeniteter. Rymdfarkosten Parker Solar Probe (PSP), lanserades i augusti 2018, är ett projekt av NASA för att undersöka solens yttre korona. Dess huvudsakliga vetenskapsmål är att bestämma strukturen och dynamiken hos solens magnetiska koronala fält, förstå hur solkoronan och solvinden värms upp och accelereras, och bestämma vilka processer som är ansvariga för solenergipartiklar. En ny studie rapporterar om en statistisk undersökning av typ III sprängavklingningstider och mätningar av densitetsfluktuationer på plats.

Forskarna analyserade ett stort antal typ III-skurar observerade av PSP under perihelion nr. 2 för att statistiskt kunna hämta deras exponentiella avklingningstider som en funktion av frekvensen (Figur 1a). Under denna period, radiella avstånd från solen varierade från 35,7 till 53,8 solradier. Krupar et al. (2018) utförde en liknande analys av 152 typ III-skurar mellan 125 kHz och 1 MHz observerade av rymdfarkosten STEREO belägen vid 1 au. Det erhållna spektralindexet är ungefär två gånger mindre än för PSP.

Forskarna noterar att en plasmafrekvens på 1 MHz - där lutningen växlar mellan STEREO och PSP - motsvarar ett radiellt avstånd på åtta solradier, där solvindens hastighet vanligtvis överstiger Alfvéns hastighet, och solvinden blir superalfvénisk. Det är således ingen överraskning att typ III-skuregenskaper ändras runt en frekvens på 1 MHz eftersom bakgrundsplasman förändras avsevärt. Forskarna noterar att typ III-skurar också uppvisar en maximal effektspektraltäthet vid 1 MHz.

De implementerade en Monte Carlo-simuleringsteknik för att studera rollen av spridning till sönderfallstider. Från ankomsttiderna, de beräknade sönderfallstiderna och jämförde dem med de som observerades av PSP. Resultaten tyder på att det exponentiella sönderfallet av den observerade effektspektrala tätheten kan förklaras av spridningen av radiosignaler genom densitetsinhomogeniteter i solvinden. De relativa elektrondensitetsfluktuationerna var 0,09-0,22 vid den effektiva turbulensskallängden (Figur b).

Sammanfattningsvis, typ III skuravklingningstider mellan 1 och 10 MHz är statistiskt längre än förväntat baserat på tidigare observationer vid lägre frekvenser. Detta kan förklaras antingen av olika omgivande plasmaparametrar ovanför Alfvén-punkten, eller för att den harmoniska komponenten över 1 MHz företrädesvis observerades. Om det senare är sant, variationer i exponentiella avklingningstider kan användas för att särskilja fundamentala och harmoniska komponenter inom en enda typ III-skur. Genom att jämföra PSP-observationer och Monte Carlo-simuleringar, forskarna förutspådde relativa densitetsfluktuationer vid radiella avstånd mellan 2,5 och 14 solradier från 0,22 till 0,09.