Figura 1. Espectros dinámicos (izquierda) y contornos de radio asociados (derecha) de una ráfaga de radio solar de tipo III observada por LOFAR el 24 de junio de 2015 a las 12:18:20 UT. Los contornos LOFAR están al 75% del flujo máximo de las ráfagas de tipo III que van de 40 MHz a 30 MHz en la secuencia de colores blanco-azul-verde-amarillo-rojo. El contorno del haz LOFAR al 75% para 30 MHz se muestra en la esquina superior izquierda en blanco. El fondo es el Sol en EUV a 171 Angstroms observado por AIA. Crédito:Imagen de Reid &Kontar, Astronomía de la naturaleza , 2021.
El sol produce de forma rutinaria electrones energéticos en su atmósfera exterior que posteriormente viajan a través del espacio interplanetario. Estos haces de electrones generan ondas de Langmuir en el plasma de fondo, produciendo ráfagas de radio de tipo III que son las fuentes de radio más brillantes del cielo (Suzuki y Dulk, 1985). Estas ráfagas de radio solares también brindan una oportunidad única para comprender la aceleración y el transporte de partículas, lo cual es importante para nuestra predicción de eventos climáticos espaciales extremos cerca de la Tierra. Sin embargo, la formación y el movimiento de las estructuras de frecuencia fina de tipo III (ver Figura 1) es un rompecabezas, pero comúnmente se cree que está relacionado con la turbulencia del plasma en la corona solar y el viento solar.
Un trabajo reciente de Reid y Kontar combina un marco teórico con simulaciones cinéticas y observaciones de radio tipo III de alta resolución utilizando la matriz de baja frecuencia (LOFAR) y demuestra cuantitativamente que las estructuras finas son causadas por los grupos intensos en movimiento de ondas de Langmuir en un turbulento medio. Estos resultados muestran cómo se puede utilizar la estructura fina de tipo III para analizar de forma remota la intensidad y el espectro de las fluctuaciones de la densidad de compresión. y puede inferir temperaturas ambientales en plasma astrofísico, ambos expandiendo significativamente el potencial de diagnóstico actual de la emisión de radio solar.
Las estructuras finas de radio (Figura 1) tienen una pequeña deriva en la frecuencia causada por el movimiento de los grupos de ondas de Langmuir que se mueven a través del espacio a su velocidad de grupo. La medición de esta deriva de frecuencia (Figura 2) revela la velocidad del grupo de ondas de Langmuir, y posteriormente la velocidad térmica de fondo. Esta nueva técnica aumenta el alcance de las ráfagas de radio solares para su uso como diagnóstico remoto de la temperatura del plasma. La observación infiere una temperatura plasmática coronal correspondiente de alrededor de 1,1 MK. La estructura de radio fina también proporciona una forma adicional de estimar la velocidad total del haz de electrones, que está controlado principalmente por la densidad de energía del haz.
Figura 2. Ampliación de una estructura fina de tipo III a partir de los datos LOFAR (izquierda) y las simulaciones (derecha). Las líneas punteadas negras muestran un ajuste lineal a la deriva, estimando una velocidad constante de 0,69 Mm / s para la ráfaga de tipo III observada y 0,6 Mm / s para la ráfaga de tipo III simulada. Crédito:Imagen de Reid &Kontar, Astronomía de la naturaleza , 2021.
En resumen, Los resultados crean un marco para explotar el potencial de diagnóstico de la estructura fina de ráfagas de radio para estimar las temperaturas del plasma y la turbulencia de densidad. Este nuevo potencial es especialmente relevante dada la resolución mejorada de los radiotelescopios terrestres de la nueva era que están resolviendo estructuras mucho más finas que se originan en la corona solar. Es más, la proximidad más cercana de Parker Solar Probe y Solar Orbiter a la emisión de radio que se origina en la corona muy alta o el viento solar, y por tanto una mayor sensibilidad, permite detectar in situ estructuras finas.
