Snelle magneto-akoestische golftreinen zijn een veelbelovende seismologische sonde van de corona van de zon, het onthullen van de magnetische connectiviteit en het verschaffen van een schatting van de absolute waarde van het coronale magnetische veld. Laagfrequente radiowaarnemingen zorgen voor de detectie van snelle golftreinen in de middelste en bovenste corona, boven het gezichtsveld van EUV-imagers en spectrografen, via de modulatie van de radio-emissie door de variaties van de elektronenconcentratie.

Onderzoekers hebben nu de eerste identificatie gepresenteerd van een quasi-periodieke snelle magneto-akoestische golftrein die zich voortplant in de middelste corona, in de fijne structuur van een metrische type III radioburst (zie figuur 1). Een dergelijke directe associatie van de waargenomen quasi-periodieke strepen in de type III-emissie met een specifieke MHD-golf wordt voor het eerst uitgevoerd in dit werk.

De geanalyseerde burst werd waargenomen met LOFAR. Het dynamische spectrum van de burst heeft een fijne structuur die wordt weergegeven door langzaam afdrijvende quasi-periodieke striae (Figuur 2, linker paneel), wat aangeeft dat de elektronenbundel die de burst produceert zich omhoog voortplant door het coronale plasma dat is gewijzigd door een lopende compressiegolf waarvan de fasesnelheid veel lager is dan die van de bundel.

Analyse van het dynamische spectrum onthult de aanwezigheid van twee quasi-oscillerende componenten tussen ongeveer 35 MHz en 39 MHz (dat is 1,6 R _¤ tot 1.7 R _¤ uitgaande van het Newkirk-dichtheidsmodel van de zonneatmosfeer):één met de golflengte van 2 Mm, propageren op 657 km s ^-1 , wat een oscillatieperiode van 3 s geeft; en een andere met een golflengte van 12 mm waarvan de fasesnelheid niet kan worden geschat vanwege het korte frequentiebereik van de detectie. Boven 1.7 R _¤ , de radioflux gedraagt ​​zich nogal stochastisch, zonder uitgesproken periodieke component (cf. paper door Chen et al. 2018).

Modulatie mechanisme:

De gedetecteerde kenmerken van de lopende golf met een kortere golflengte suggereren een associatie met een van de snelle MHD-modi. Het is zeer onwaarschijnlijk dat de Alfvén-golf de waargenomen coherente oscillatie produceert vanwege zijn lokale, niet-collectieve aard en fasemenging. Het mechanisme dat verantwoordelijk is voor de waargenomen periodiciteit van 3 seconden van de Alfvén-golven is ook onduidelijk. In tegenstelling tot, de waargenomen kenmerken van de golfbeweging komen overeen met eigenschappen van dispersieve snelle magnetoakoestische golftreinen, compressief quasi-periodiek golfpatroon dat gemakkelijk Langmuir-golven kan moduleren (bijv. Kontar 2001), geleid door een veld-uitgelijnd plasma niet-uniformiteit, al gedetecteerd in de zonnecorona.

Bij deze interpretatie de waargenomen periodiciteit resulteert uit de golfgeleiderdispersie, en is consistent met zowel de theoretische schattingen (zie bijv. Li et al. 2018 en referenties daarin) en eerdere waarnemingen in het zichtbare licht (bijv. Williams et al. 2002) en decimetrische en microgolfbanden (bijv. Mészárosová et al. 2011) bij lagere hoogten. In dit scenario, een breedband snelle magneto-akoestische puls plant zich voort langs een veld-uitgelijnde magnetische niet-uniformiteit die werkt als een golfgeleider, en evolueert geleidelijk in een quasi-periodieke golftrein als gevolg van de golfgeleiderdispersie. Een elektronenbundel volgt dezelfde magnetische fluxbuis en interageert met het plasma. De plasmaconcentratie wordt lokaal gemoduleerd door de snelle golftrein. De bundel-plasma-interactie genereert de quasi-periodiek gemoduleerde radio-emissie die wordt waargenomen door LOFAR.

In de huidige studie, de onderzoekers suggereren een eenvoudig kwantitatief model dat de waargenomen modulatie van de radioflux verklaart op basis van de herverdeling van de radio-emissie-intensiteit op ruimtelijke quasi-periodieke verstoringen van de plasmadichtheid in de snelle golf (Figuur 3). De elektromagnetische emissie-intensiteit in een bepaald frequentiekanaal wordt verondersteld evenredig te zijn met de hoeveelheid plasma in het uitzendende volume. De achtergrondplasmadichtheid die door de golf wordt verstoord, leidt tot het verschijnen van pieken bij de overeenkomstige plasmafrequenties, die overeenkomen met de emissie afkomstig uit de gebieden met de laagste radiale dichtheidsgradiënt. Dit model inpassen in het waargenomen dynamische spectrum (Figuur 2, rechterpaneel) geeft ons de relatieve amplitude van de zich voortplantende snelle golftrein, dat is ongeveer 0,35 procent of 2 km s ^-1 .

Schatting van magnetisch veld

De gedetecteerde voortplantingssnelheid van de golf behandelen als een hoge snelheid en andere parameters van het plasma vastzetten op hun typische waarden op de waargenomen hoogte 1,7 R _¤ , de onderzoekers schatten de waarde van de Alfvén-snelheid op deze hoogte op ongeveer 622 km s ^-1 . Met behulp van deze waarde, ze bepaalden dat de magnetische veldsterkte ongeveer 1,1 G was, wat consistent is met het radiale model van het magnetische veld.

Deze waarneming is de hoogste detectie van een snelle magneto-akoestische golftrein in de zonneatmosfeer in de radioband. De golflengte van de gedetecteerde snelle golven is te kort om het gebruik van de beeldspectroscopie met LOFAR mogelijk te maken. Echter, de ruimtelijk niet-opgeloste waarnemingen geïnterpreteerd als snelle golven met een langere periode in andere gebeurtenissen (zie bijvoorbeeld CESRA nugget door Goddard et al.) suggereren dat de beeldvormende spectroscopie met LOFAR zou kunnen worden toegepast op de analyse van soortgelijke gebeurtenissen.