World

Pemodelan oleh Sherry Chhabra et al.* – Komunitas Astronom Radio Surya Eropa


Nanoflare adalah pelepasan energi impulsif karena jeda kecil di medan magnet koronal yang ditekankan oleh konveksi fotosfer. Mereka terlalu kecil untuk dideteksi secara individual, tetapi beberapa bukti menunjukkan bahwa mereka mungkin menjadi kandidat utama pemanasan koronal. Namun, apakah nanoflare merangsang partikel seperti flare berukuran penuh tidak diketahui (Vievering et al. 2021). Sebuah teori terkemuka tentang percepatan partikel memprediksi bahwa efisiensi percepatan bergantung pada geometri medan magnet—khususnya, apakah ada komponen medan pemandu yang kuat (Dahlin et al. 2015). Karena nanoflare dan flare memiliki geometri yang berbeda, menentukan apakah percepatan partikel terjadi pada nanoflare akan menjadi ujian penting teori ini. Kami menyelidiki pertanyaan ini dengan mempelajari semburan radio tipe III yang dapat dihasilkan nanoflare pada loop tertutup. Semburan tipe III tradisional individu mudah diidentifikasi dalam spektrum dinamis; namun, nanoflare dapat menghasilkan sejumlah besar tipe III yang tidak dapat diidentifikasi oleh mata dalam spektrum dinamis. Mereka mungkin menampilkan diri mereka sebagai kabut radio. Penyimpangan frekuensi karakteristik yang ditunjukkan oleh ledakan tipe III dapat dideteksi menggunakan aplikasi baru dari teknik jeda waktu yang dikembangkan oleh Viall & Klimchuk (2012) bahkan ketika ada beberapa peristiwa yang tumpang tindih.

Kami menyajikan model numerik sederhana yang mensimulasikan emisi radio yang diharapkan dari nanoflare di wilayah aktif, yang kami gunakan untuk menguji dan mengkalibrasi teknik.

Model & Hasil

Kami mempertimbangkan model sederhana dengan loop simetris dalam keseimbangan statis dengan pemanasan seragam. Model loop diturunkan dari solusi persamaan fluida 1-D dari Martens (2010). Kami mempertimbangkan distribusi panjang loop dan laju pemanasan yang berskala dengan panjang sebagai: \(Q=cL^{-3}\) (Mandrini et. al. 2000), memberikan profil kepadatan dan suhu yang berbeda untuk setiap loop. Ketergantungan langsung frekuensi plasma pada kerapatan ambien, yaitu \(\nu_p=8980\sqrt{n_e}\) kemudian memungkinkan kita memperoleh frekuensi plasma sebagai fungsi posisi.

Teknik jeda waktu mengkorelasikan kurva cahaya (intensitas vs. waktu) dalam dua saluran/frekuensi pengamatan untuk menemukan offset temporal yang memaksimalkan korelasi. Gambar 1 (kanan) menunjukkan loop sampel di mana nanoflare terjadi pada posisi yang ditandai oleh bintang. Berkas elektron yang dipercepat berjalan di sepanjang loop.

Dua jeda waktu t1 dan t2 karena jarak antara frekuensi-posisi ditunjukkan oleh garis hijau. Pasangan lag negatif hanyalah resultan dari korelasi silang antara pasangan frekuensi \(\nu_1-\nu_2\) dan \(\nu_2-\nu_1\). Di sebelah kiri adalah Cross-COrelation Power Spectrum (CCOPS) yang menunjukkan puncak pada lag yang diharapkan.

Gambar 1. Kiri: Spektrum Daya Cross-COrelation (CCOPS) untuk 1−ν2 dari kurva cahaya yang diperoleh di mana nanoflare menghasilkan berkas elektron yang bergerak di kedua arah sepanjang loop. Sisi kanan menunjukkan beberapa jeda waktu yang memuncak di CCOPS.

Simulasi diulang untuk ratusan loop, masing-masing dengan set jeda waktu mereka sendiri tergantung pada profil kepadatannya. Beberapa parameter lain yang dipertimbangkan dalam model adalah durasi tipe III, tingkat kemunculan semburan (burst per second), dan penambahan noise yang realistis. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, teknik ini menunjukkan tanda-tanda ledakan ini pada posisi yang diharapkan (puncak yang dilapisi dengan garis putus-putus oranye dan hijau). Hasil penting adalah bahwa, karena struktur densitas dalam loop tertutup (gradien dangkal di sebagian besar korona dan gradien curam di titik kaki wilayah transisi), emisi adalah fungsi frekuensi yang sangat kuat dan paling terang di loop-top. CCOP adalah maksimum untuk pasangan frekuensi yang dipisahkan secara dekat.

Gambar 2. CCOPS selama 30 ledakan s1 dengan jeda waktu yang diharapkan. Garis putus-putus oranye menandai jeda waktu yang diharapkan t1dan garis putus-putus hijau menandai jeda waktu yang diharapkan t2.

Kesimpulan

Kami menemukan bahwa dalam kasus loop tertutup, spektrum frekuensi semburan tipe III diharapkan sangat curam sehingga emisi yang signifikan dihasilkan pada frekuensi tertentu hanya untuk rentang panjang loop yang agak sempit. Kami juga menemukan bahwa tanda semburan dalam sinyal jeda waktu berkurang karena: (1) variasi loop yang berpartisipasi dalam rentang itu meningkat; (2) tingkat kemunculan ledakan meningkat; (3) durasi ledakan meningkat; dan (4) kecerahan semburan berkurang relatif terhadap noise. Selain itu, model kami menyarankan kemungkinan asal semburan tipe I sebagai konsekuensi alami dari emisi tipe III dalam geometri loop tertutup.

Makalah dapat diakses di sini:

Chhabra, S., Klimchuk, JA & Gary, DE, 2021, ApJ, 922, 128 doi: 10.3847/1538-4357/ac2364

Referensi

Dahlin, JT, Drake, JF, & Swisdak, M. 2015, PhPl, 22, 100704

Mandrini, CH, D moulin, P., & Klimchuk, JA 2000, ApJ, 530, 999

Martens, PCH 2010, ApJ, 714, 1290

Viall, NM, & Klimchuk, JA 2012, ApJ, 753, 35

Vievering, JT, Glesener, L., Athiray, PS, dkk. 2021, ApJ, 913, 15

Daftar penulis lengkap: Sherry Chhabra, James A. Klimchuk, dan Dale E. Gary

Artikel ini pertama kali tayang di situs www.astro.gla.ac.uk

Related Articles

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Back to top button