НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o121.pdf (822.13Кб)

УДК 520.27; 533.9.082.74; 52-77

1 Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана 2 Крымская Астрофизическая Обсерватория 3 Научно-исследовательский Радиофизический Институт 4 Главная (Пулковская) Астрономическая Обсерватория (РАН) 5 Шотландия, Университет Глазго 6 Россия, Санкт-Петербургский Государственный Университет

В настоящее время активно проводятся наблюдения солнечных вспышек на радиотелескопе РТ-7,5 МГТУ им. Н.Э. Баумана. Этот телескоп работает в мало изученном диапазоне спектра, на длинах волн 3,2 и 2,2 мм (93 и 140 ГГц), что дает уникальную информацию о параметрах плазмы хромосферы и зоны температурного минимума. С помощью наблюдений на различных инструментах было получено относительно небольшое количество данных  о вспышечном радиоизлучении на частотах, близких к 93 ГГц, а на частоте 140 ГГц такие наблюдения не проводились. По этим причинам полученные на радиотелескопе РТ-7,5 данные имеют высокую ценность (Шустиков и др., 2012).
Данная работа посвящена моделированию и интерпретации причины роста спектра плотности потока суб-миллиметрового радиоизлучения с частотой на примере вспышки GOES класса М 5.3, произошедшей 04.07.2012 в активной области 11515. Данная вспышка наблюдалась на радиотелескопе РТ-7,5 МГТУ им. Н.Э. Баумана и была описана в работах Шустиков и др. (2012) и Smirnova et al. (2013), где было сделано предположение, что причиной усиления потока радиоизлучения с частотой является тормозное излучение тепловых электронов в горячей плазме солнечной хромосферы. Были получены приблизительные оценки температуры плазмы в источнике вспышки.
В данной работе предложены модельные расчеты спектра плотности потока суб-миллиметрового радиоизлучения на основе гиросинхротронного кода Флейшмана-Кузнецова (Fleishman & Kuznetsov, 2010). В разделе 1 кратко описаны наблюдательные данные, инструменты и методы обработки, использованные в работе. Раздел 2 посвящен результатам моделирования радиоизлучения вспышки. В разделе 3 представлены обсуждение результатов и выводы.
Выполнено численное моделирование суб-миллиметровой части спектра плотности потока радиоизлучения для вспышки GOES-класса М5,3, произошедшей 04.07.2012 в активной области 11515 на основе наблюдений, полученных на радиотелескопе РТ-7,5 МГТУ им. Н.Э. Баумана.
На основе модели сделан вывод о том, что причиной роста спектра плотности потока суб-миллиметрового излучения вспышки является тепловое тормозное излучение плазмы с температурой порядка 0,1 МК.

1. Шустиков В.Ю., Шумов А.В., Рыжов В.С., Жильцов А.В. Результаты наблюдений миллиметрового радиоизлучения солнечных вспышек на радиотелескопе РТ-7.5 МГТУ им. Н.Э. Баумана // Инженерный журнал: наука и инновации . 2012. № 8. Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/pribor/radio/337.html (дата обращения 01.08.2015).
2. Alissandrakis C.E., Kochanov A.A., Patsourakos S., Altyntsev A.T., Lesovoi S.V., Lesovoya N.N. Microwave and EUV observations of an erupting filament and associated flare and coronal mass ejections // Publications of the Astronomical Society of Japan (PASJ). 2013. Vol. 65, is. sp 1. Art. no. S8. DOI: 10.1093/pasj/65.sp1.S8
3. Chertok I.M., Fomichev V.V., Gorgutsa R.V., Hildebrandt J., Krüger A., Magun A., Zaitsev V.V. Solar radio bursts with a spectral flattening at millimeter wavelengths // Solar Physics. 1995. Vol. 160, is. 1. P. 181-198. DOI:10.1007/BF00679104
4. Dulk G.A. Radio emission from the sun and stars // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1985. Vol. 23. P. 169-224. DOI:10.1146/annurev.aa.23.090185.001125
5. Fleishman G.D., Kontar E.P. Sub-Thz radiation mechanisms in solar flares // The Astrophysical Journal Letters. 2010. Vol. 709, no. 2. P. L127-L132. DOI:10.1088/2041-8205/709/2/L127
6. Fleishman G.D., Kuznetsov A.A. Fast gyrosynchrotron codes // The Astrophysical Journal Letters. 2010. Vol. 721, no. 2. P. 1127 - 1141. DOI:10.1088/0004-637X/721/2/1127
7. Gimenez de Castro C.G., Trottet G., Silva-Valio A. et al. Submillimeter and X-ray observations of an X class flare // Astronomy & Astrophysics . 2009. Vol. 507, no. 1. P. 433-439. DOI:10.1051/0004-6361/200912028
8. Hannah I.G., Kontar E.P. Differential emission measures from the regularized inversion of Hinode and SDO data // Astronomy & Astrophysics . 2012. Vol. 539. Art. id. A146. DOI:10.1051/0004-6361/201117576
9. Huang J., Yan Y., Tsap Y.T. Energetic electron propagation in the decay phase of non-thermal flare emission // The Astrophysical Journal Letters. 72014. Vol. 87, no. 2. Art. id.123. DOI:10.1088/0004-637X/787/2/123
10. Kaufmann P., Raulin J.-P., Correia E., Costa J.E.R., Guillermo C., de Castro Giménez, Silva A.V.R., Levato H., Rovira M., Mandrini C., Fernández-Borda R., Bauer O. Solar flare observations at submm-waves // Proceedings of IAU Symposium. Vol. 203. Publ. by Astronomical Society of the Pacific, 2001. P. 283-286.
11. Kaufmann P., Raulin J.-P., Gimenez de Castro C.G., Levato H., Gary D.E., Costa J.E.R., Marun A., Pereyra P., Silva A.V.R., Correia E. A new solar burst spectral component emitting only in the terahertz range // The Astrophysical Journal Letters. 2004. Vol. 603, no. 2. P. L121-L124. DOI:10.1086/383186
12. Kaufmann P., Trottet G., Gimenez de Castro C.G., Raulin J.-P., Krucker S., Shih A.Y., Levato H. Sub-terahertz, Microwaves and High Energy Emissions During the 6 December 2006 Flare, at 18:40 UT // Solar Physics. 2009. Vol. 255, is. 1. P. 131 - 142. DOI: 10.1007/s11207-008-9312-7
13. Kontar E.P., Emslie A.G., Piana M., Massone A.M., Brown J.C. Determination of electron flux spectra in a solar flare with an augmented regularization method: application to Rhessi data // Solar Physics. 2005. Vol. 226, is, 2. P. 317-325. DOI: 10.1007/s11207-005-7150-4
14. Kontar E.P., Bian N.H., Emslie A.G., Vilmer N. Turbulent pitch-angle scattering and diffusive transport of hard X-ray-producing electrons in flaring coronal loops // The Astrophysical Journal Letters. 2014. Vol. 780, no. 2. Art. id. 176. DOI: 10.1088/0004-637X/780/2/176
15. Krucker S., Gimenez de Castro C.G., Hudson H.S., et al. Solar flares at submillimeter wavelengths // The Astronomy and Astrophysics Review. 2013. Vol. 21. Art. id.58. DOI: 10.1007/s00159-013-0058-3
16. Lemen J.R., Title A.M., Akin D.J., et al. The Atmospheric Imaging Assembly (AIA) on the Solar Dynamics Observatory (SDO) // Solar Physics. 2012. Vol. 275, is. 1. P. 17-40. DOI:10.1007/s11207-011-9776-8
17. Lin R.P., Dennis B.R., Hurford G.J., et al. The Reuven Ramaty High-Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) // Solar Physics. 2002. Vol. 210, is. 1. P. 3-32. DOI: 10.1023/A:1022428818870
18. Luthi T., Magun A., Miller M. First observation of a solar X-class flare in the submillimeter range with KOSMA // Astronomy & Astrophysics . 2004. Vol. 415. P. 1123-1132. DOI: 10.1051/0004-6361:20034624
19. Raulin J.-P., White S.M., Kundu M.R., Silva A.V.R., Shibasaki K. Multiple Components in the Millimeter Emission of a Solar Flare // The Astrophysical Journal Letters. 1999. Vol. 522, no. 1. P. 547. DOI: 10.1086/322974
20. Raulin J.P., Makhmutov V.S., Kaufmann P., Pacini A.A., Lüthi T., Hudson H.S., Gary D.E. Analysis of the impulsive phase of a solar flare at submillimeter wavelengths // Solar Physics. 2004. Vol. 223, is. 1. P. 181-199. DOI: 10.1007/s11207-004-1300-y
21. Razin V.A. To the theory of radio emission spectra caused by discrete sources at frequencies lower than 30 MHz // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Radiofizika. 1960. No. 3. P. 584-594.
22. Razin V.A. On the spectrum of nonthermal cosmic radio emission // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Radiofizika. 1960. No. 3. P. 921-936.
23. Rozanov B.A. Millimeter range radio telescope RT-7,5 BMSTU // Reviews of USSR Universities. Part 3. Radio electronics. 1981. Vol. 3. P. 3-10.
24. Silva A.V.R., Share G.H., Murphy R.J., Costa J.E.R., Giménez de Castro C.G., Raulin J.-P., Kaufmann P. Evidence that Synchrotron Emission from Nonthermal Electrons Produces the Increasing Submillimeter Spectral Component in Solar Flares // Solar Physics. 2007. Vol. 245, is. 2. P. 311-326. DOI:10.1007/s11207-007-9044-0
25. Smirnova V.V., Nagnibeda V.G., Ryzhov V.S., Zhil’tsov A.V., Solov’ev A.A. Observations of sub-terahertz radiation of solar flares with an RT-7.5 radiotelescope // Geomagnetism and Aeronomy. 2013. Vol. 53, is 8. P. 997-999. DOI: 10.1134/S0016793213080239
26. Stepanov A.V., Tsap Yu.T. Electron-whistler interaction in coronal loops and radiation signatures // Solar Physics. 2002. Vol. 211, is. 1. P. 135-154. DOI: 10.1023/A:1022476010960
27. Trottet G, Raulin J., Kaufmann P. et al. First detection of the impulsive and extended phases of a solar radio burst above 200 GHz // Astronomy and Astrophysics . 2002. Vol. 381, no. 2. P. 694-702. DOI:10.1051/0004-6361:20011556
28. Trottet G., Krucker S., Luthi T., Magun A. Radio submillimeter and γ -ray observations of the 2003 October 28 solar flare // The Astrophysical Journal Letters. 2008. Vol. 678, no. 1. P. 509-514. DOI:10.1086/528787
29. Trottet G., Raulin J.-P., Gimenez de Castro G., Lüthi T., Caspi A., Mandrini C.H., Luoni M.L., Kaufmann P. Origin of the submillimeter radio emission during the time-extended phase of a solar flare // Solar Physics. 2011. Vol. 273, is. 2. P. 339-361. DOI: 10.1007/s11207-011-9875-6
30. Urpo S. Observing methods for the millimeter wave radio telescope at the Metsahovi Radio Research Station and observations of the Sun and extragalactic sources. PhD thesis. Helsinki University of Technology, Espoo, Finland, 1982.
31. White S.M., Kundu M.R. Solar observations with a millimeter-wavelength array // Solar Physics. 1992. Vol. 141, is. 2. P. 347-369. DOI: 10.1007/BF00155185
32. White S.M., Thomas R.J., Schwartz R.A. Updated expressions for determining temperatures and emission measures from GOES soft X-ray measurements // Solar Physics. 2005. Vol. 227, is. 2. P. 231 - 248. DOI: 10.1007/s11207-005-2445-z