СРАВНЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШЕК В ЖЕСТКОМ РЕНТГЕНОВСКОМ И ГАММА ДИАПАЗОНЕ С РАДИОИЗЛУЧЕНИЕМ, ИЗМЕРЕННЫМ В ОБЛАСТИ ЧАСТОТ 200-400 ГГЦ. Виктория Г. - презентация

1 СРАВНЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШЕК В ЖЕСТКОМ РЕНТГЕНОВСКОМ И ГАММА ДИАПАЗОНЕ С РАДИОИЗЛУЧЕНИЕМ, ИЗМЕРЕННЫМ В ОБЛАСТИ ЧАСТОТ ГГЦ. Виктория Г. Курт 1, П. Кауфманн 2,3, Ж.П. Раулин 2, В.С. Махмутов 4, Б.Ю.Юшков, 1, Г.Д. Флейшман 5,6 ФИЗИКА плазмы в солнечной системе, ИКИ РАН 1 НИИ ядерной физики им.Д.В.Скобельцына МГУ им.М.В.Ломоносова 2 Mackenzie Presbyterian University, Sao Paulo, SP, Brazil 3 Campinas State University, Campinas, SP, 4 физический ин-т им Лебедева РАН 5 Center For Solar-Terrestrial Research, New Jersey Institute of Technology, Newark, NJ 07102, USA 6. Физико- Технический ин-т им Иоффе, С. Петербург, Россия

2 Недавние наблюдения, проведенные с помощью радиотелескопов (SST -solar submm-w telescop, Аргентина и КOSMA, Швейцария), показали, что во время солнечных вспышек присутствует новый спектральный компонент, интенсивность которого возрастает с ростом частоты в области THz частот одновременно с хорошо известным излучением, имеющим максимум в области микроволн.

3 Несколько процессов было предложено для объяснения THz спектрального компонента (см,в частности, Fleishman, Kontar, 2010),

4 синхротронное излучение высокоэнергичных электронов или позитронов. Лэнгмюровские колебания, возбуждаемые потоками высокоэнергичных частиц в плазме высокой плотности, обратный Комптон –эффект в поле фотонов синхротронного излучения или в поле фотонов Лэнгмюровской турбулентности, излучение Вавилова - Черенкова, возбуждаемое высокоэнергичным электронами в частично ионизованной плазме,

5 Klopf, Kaufmann, Raulin предлагают довольно экзотическое объяснение спектра радиоизлучения: Examination of Broadband Coherent Synchrotron Radiation to Describe THz and Sub-THz Solar Flare Spectral Emissions (2010). Klopf в модельном эксперименте получил согласие между THz некогерентным синхротронным излучением и микроволновым когерентным синхротронным излучением. Последнее возникает вследствие существования микронестабильности пучка ультрарелятивистских электронов. И, последнее,

6 Возможно, что несколько механизмов действуют одновременно и что на некотором уровне присутствует вклад излучения нагретой плазмы.

7 25 August 2001, 28 October 2003, 4 November 2003, 20 January Спектрометр нейтронов и гамма – СОНГ, установленный на борту ИСЗ КОРОНАС-Ф, зарегистрировал высокоэнергичное излучение вплоть до энергии фотонов 200 МэВ в четырех мощных вспышках (Курт и др., 2010). Для трех из них имеются наблюдения в Sub-THz интервале частот. Впервые появилась возможность сравнения радиоданных с эпизодами ускорения протонов и ультрарелятивистских электронов, которые можно увидеть при исследовании измерений гамма - излучения во время этих вспышек.

8 Области энергии протонов, в которых можно регистрировать вызываемые ими излучения. гамма- излучение вспышек с энергиями > 0.5 МэВ представляет собой прямой индикатор появления ускоренных протонов в атмосфере Солнца. Protons are silent 1.634, 4.438, MeV, the neutron capture line MeV

9 Реакции,в которых рождаются нейтральные и заряженные пионы Времена этих реакций пренебрежимо малы. Поэтому временной профиль этого излучения представляет собой временной профиль инжекции протонов с энергиями >300 МэВ

10 Экспериментально полученный нами спектр излучения солнечной вспышки в интервале энергий МэВ

11 В данном докладе основное внимание будет уделено интервалам времени, в которых спектрометр СОНГ зарегистрировал высокоэнергичное излучение с энергиями >90 MэВ. PRELIMINARY results !

12 (GOES X17.2/4B, E08 S16)

13 INTERVAL B The THz emission had three major peaks originated in compact source whose position remained remarkably steady within (Trottet et al.,2008)

14 from Trottet et al.,2008 from Kuznetsov et al., Спектр гамма-излучения с выраженной «пионной» компонентой Спектр радиоизлучения для двух интервалов времени

15 Вспышка наиболее интенсивное событие в «пионном» гамма-излучении, измеренное до настоящего времени. Из спектра гамма-излучения мы нашли -Полное число ускоренных протонов с Е р >30 MeV в импульсной фазе Np число позитронов e + и мгновенное число позитронов 10 28

16 Модельный расчет с кодом ( Fleishman & Kuznetsov, 2010) с экспериментально полученными параметрами: Radiospectra produced by synchrotron radiation from relativistic positron plus free-free contribution from a uniform cubic source with a linear size L=20, instantaneous positron number Ne+ = to , with E~ 10 MeV, B=1000 G, thermal electron Ne= cm -3 Синхротронное излучение от релятивистских позитронов на несколько порядков меньше наблюдаемого радиопотока, равного (1-2)10 4 sfu, во вспышке

17 Модельный расчет с экспериментально полученными параметрами электронов: THz излучение в импульсной фазе может быть разумно интерпретировано как синхротронное излучение ускоренных электронов, ответственных за HXR / излучение с Е

18 FLARE(X5.3/3B, E34, S17 ) High-energy gamma-ray emission caused by this flare was measured by SONG detector. We have carried out a comprehensive combined analysis of the flare impulsive phase and found good temporal correlation between gamma-ray and radioemission

19

20 Модельный расчет с экспериментально полученными параметрами электронов THz- излучение в импульсной фазе может быть разумно интерпретировано как синхротронное излучение ускоренных электронов, ответственных за HXR / излучение с Е

21 Вспышка это наиболее мощное событие в SXR, когда- либо зарегистрированное на ИСЗ GOES (estimated X28, above saturation). Радиовсплеск был достаточно хорошо измерен на частотах 212 и 405 ГГц инструментом SST. Спектрометры СПР-Н (Житник и др., 2006) и СОНГ зарегистрировали HXR/ излучение в интервале энергий 15 кэВ- 300 МэВ.

22 The THz emission had three major peaks originated in compact source whose position remained remarkably steady within 15. Kaufmann et al., 2004

23 It has been found an extraordinarily well defined correlation in all time structures for sub-THz and high energy profiles in the impulsive phase of this flare.

24 =2.4, N e+ = Спектр гамма-излучения с выраженной «пионной» компонентой в пике P1

25 ВПЕРВЫЕ Проведено сравнение временного профиля гамма- излучения с энергиями вплоть до МэВ с временным поведением радиоизлучения в области частот >100 ГГц для трех мощных вспышек и гг. Найдена отличная корреляция во всех временных структурах суб ТГц и гамма-излучения в импульсной фазе. Получены частотные спектры радиоизлучения и энергетические спектры гамма излучения. Найдено число ускоренных протонов и, соответственно, позитронов, а также число ускоренных электронов. Показано, что синхротронное излучение от релятивистских позитронов на несколько порядков меньше наблюдаемого радиопотока. ТГц-излучение в импульсной фазе может быть разумно интерпретировано как синхротронное излучение ускоренных электронов, ответственных за HXR / излучение с Е

26 Литература Житник И.А. и др. Астрон. вестник. 40, 108 (2006). Курт В.Г., Юшков Б.Ю., Кудела К., Галкин В.И. Космич. исслед. 48, 72 (2010). Fleishman G.D., Kontar E.P. Astrophys. J. Lett., 709, L127 (2010). Fleishman G.D., Kuznetsov A.A. Astrophys. J., 721, 1127 (2010). Kaufmann P. et al., Astrophys. J., 603, L121 (2004). Klopf M., Kaufmann P., Raulin J.-P. Bull. American Astron. Soc. 41, 905 (2010). Kuznetsov S.N., Kurt, V.G., Yushkov, B.Yu., Kudela, K., Galkin, V.I. Solar Physics. 268, 175 (2011). Trottet G., Krucker S., Lüthi T., Magun A. Astrophys.J (2008).