08.02.2010 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва1 Гармонические осцилляции рентгеновского излучения солнечной вспышки Зимовец И.В. ИКИ РАН. - презентация

1 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва1 Гармонические осцилляции рентгеновского излучения солнечной вспышки Зимовец И.В. ИКИ РАН

2 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 2 Введение Природа квазипериодических пульсаций (КПП) рентгеновского и микроволнового излучения солнечных вспышек не ясна до конца, хотя предложено несколько моделей для ее объяснения. Отчасти, проблема связана: a) с несовершенством наблюдательных инструментов; б) с комплексностью процессов энерговыделения во вспышках. Представляется интересным нахождение и исследование вспышек (как оказывается, крайне редких) с понятной морфологией, сопровождаемых гармоническими осцилляциями излучения.

3 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 3 Исследуется солнечная вспышка 6 ноября 2004 г. (рентгеновский класс М9.3) Какова природа этих осцилляций?

4 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 4 Гармонические осцилляции под микроскопом Слабозатухающие гармонические осцилляции с периодом 78 с в ослабевающем потоке рентгеновского излучения (E25 кэВ), а также радиовсплеска IV типа.

5 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 5 Солнце в рентгеновском излучении (Е=6-12 кэВ) во время осцилляций Вспышка

6 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 6 Характерный энергетический спектр рентгеновского излучения во время осцилляций 1. Группа линий излучения 2. Спектр излучения однородной тепловой плазмы 3. Степенной спектр с изломом 4. Суммарный спектр

7 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 7 Изображения вспышечной области: TRACE+EIT+RHESSI+MDI RHESSI кэВRHESSI 6-12 кэВ

8 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 8 Изображения вспышечной области: NoRH+RHESSI+MDI

9 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 9 Динамика теплового рентгеновского источника вспышки (Е

10 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 10 Динамика источника теплового рентгеновского излучения вспышки (Е

11 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 11 Источник теплового рентгеновского излучения (Е

12 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 12 Площадь источника теплового рентгеновского излучения (Е

13 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 13 Время удержания разогретой плазмы в послевспышечной петле (Будкер, 1958) В рассматриваемом случае плавное остывание источника и ослабление потока его излучения идет >15 мин! Т.е. петля – не эффективная ловушка для тепловой плазмы Следовательно: 1.либо происходит подогрев плазмы в петле 2.либо разогретая плазма циркулирует в петле с испарением более холодной плазмы из ее оснований

14 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 14 Аппроксимация временных профилей температуры и меры эмиссии во время осцилляций Аппроксимация перевернутой параболой Основные способы охлаждения плазмы вспышечной петли: 1.Радиационные потери 2.За счет теплопроводности Выпуклая вверх Выпуклая вниз при (Antiochos and Sturrock, ApJ, 1978)

15 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 15 Аппроксимация темпов счета RHESSI во время осцилляций Глубина модуляции сигнала 7-15%. Характерное время затухания осцилляций 100 мин (Q=240).

16 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 16 Обсуждение: механизм гармонической модуляции потока рентгеновского излучения послевспышечной петли Глобальная стоячая мода типа перетяжек (сосисочная мода) быстрых МГД волн вспышечной петли: 1.варьируется объем петли, максимум изменений – в вершине, минимум – в подножиях; 2. осциллирует мера эмиссии EM(t) и поток излучения I(t). Поток излучения из источника должен изменяться в противофазе с его объемом (площадью)! Adapted from Pascoe et al. (2007)

17 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 17 Обсуждение: механизм гармонической модуляции потока рентгеновского излучения послевспышечной петли Длина вспышечной петли: L=60-75 Мм Диаметр петли: D=12 ММ Концентрация плазмы во вспышечной петле: Скорость звука во вспышечной петле: км/с. (Следовательно, исключаем медленные МГД волны). Требуемая фазовая скорость: V = 2L/T = 1500 – 1900 км/с превышает характерные альфвеновские скорости в петлях, рассчитанные из фазовых скоростей изгибной моды, непосредственно наблюдаемых телескопами TRACE и EIT/SOHO в ультрафиолете! Чтобы выполнялось условие, необходимо, чтобы магнитное поле было B

18 Физика плазмы в Солнечной системе, ИКИ РАН, Москва 18 Выводы 1. Исследованы физические свойства и динамика рентгеновского источника, наблюдавшегося RHESSI в фазе спада солнечной вспышки, в потоке излучения которого обнаружены слабозатухающие (Q=240) гармонические осцилляции с периодом 78 с. 2. Показано, что рентгеновский источника был преимущественно тепловой природы и его остывание во время осцилляций было связано в основном с потерями тепла за счет теплопроводности плазмы. 3. Показано, что осцилляции, по всей видимости, были вызваны захваченной глобальной стоячей модой типа перетяжек быстрых МГД волн вспышечной петли. 4. Насколько нам известно, представленные наблюдения могут являться первыми пространственно-разрешенными наблюдениями данной моды МГД волн вспышечной петли, выполненными в диапазоне рентгеновского излучения. Для детального исследования волновых процессов в короне Солнца, в частности, во время вспышек, необходимо создание рентгеновского телескопа с более тонким пространственным и временным разрешениями и лучшей чувствительностью.