Figur 1. Dynamiska spektra (vänster) och tillhörande radiokonturer (höger) av en solcellstyp III-radioskur observerad av LOFAR den 24 juni 2015 kl. 12:18:20 UT. LOFAR-konturerna ligger på 75 % av toppflödet för typ III-skurarna från 40 MHz till 30 MHz i färgsekvensen vit-blå-grön-gul-röd. LOFAR-strålkonturen vid 75 % för 30 MHz visas i det övre vänstra hörnet i vitt. Bakgrunden är solen i EUV vid 171 Ångström observerad av AIA. Kredit:Bild från Reid &Kontar, Natur astronomi , 2021.
Solen producerar rutinmässigt energiska elektroner i sin yttre atmosfär som sedan färdas genom det interplanetära rummet. Dessa elektronstrålar genererar Langmuir-vågor i bakgrundsplasman, producerar typ III-radioskurar som är de ljusaste radiokällorna på himlen (Suzuki och Dulk, 1985). Dessa solradioskurar ger också en unik möjlighet att förstå partikelacceleration och transport, vilket är viktigt för vår förutsägelse av extrema rymdväderhändelser nära jorden. Dock, bildandet och rörelsen av fina frekvensstrukturer av typ III (se figur 1) är ett pussel, men antas allmänt vara relaterat till plasmaturbulens i solkorona och solvind.
Ett färskt arbete av Reid och Kontar kombinerar ett teoretiskt ramverk med kinetiska simuleringar och högupplösta radiotyp III-observationer med hjälp av Low Frequency Array (LOFAR) och visar kvantitativt att de fina strukturerna orsakas av de rörliga intensiva klumpar av Langmuir-vågor i en turbulent medium. Dessa resultat visar hur finstruktur av typ III kan användas för att fjärranalysera intensiteten och spektrumet av tryckdensitetsfluktuationer, och kan härleda omgivningstemperaturer i astrofysisk plasma, båda avsevärt utökar den nuvarande diagnostiska potentialen för solcellsradioemission.
Radiofinstrukturerna (Figur 1) har en liten frekvensdrift orsakad av rörelsen hos Langmuir-vågklumpar som rör sig genom rymden med deras grupphastighet. Att mäta denna frekvensdrift (Figur 2) avslöjar Langmuir-våggruppens hastighet, och därefter bakgrundens termiska hastighet. Denna nya teknik utökar omfattningen av solcellsradioskurar som kan användas som en fjärrdiagnostik för plasmatemperatur. Observationen antyder en motsvarande koronal plasmatemperatur runt 1,1 MK. Radiofinstrukturen ger också ett ytterligare sätt att uppskatta elektronstrålens bulkhastighet, som mestadels styrs av strålens energitäthet.
Figur 2. Förstoring av en typ III-finstruktur från LOFAR-data (vänster) och simuleringarna (höger). De svarta streckade linjerna visar en linjär passning till driften, uppskattning av en konstant hastighet på 0,69 Mm/s för den observerade typ III-skuren och 0,6 Mm/s för den simulerade typ III-skuren. Kredit:Bild från Reid &Kontar, Natur astronomi , 2021.
Sammanfattningsvis, Resultaten skapar ett ramverk för att utnyttja den diagnostiska potentialen hos radioburst-finstruktur för att uppskatta plasmatemperaturer och densitetsturbulens. Denna nya potential är särskilt relevant med tanke på den förbättrade upplösningen hos nya markbaserade radioteleskop som löser mycket finare strukturer som härrör från solkoronan. Dessutom, Parker Solar Probe och Solar Orbiters närhet till radiostrålning som härrör från den mycket höga korona- eller solvinden, och därmed högre känslighet, gör att fina strukturer kan detekteras in situ.
