Jan Benacek 및 Marian Karlicky의 높은 자이로 고조파 수가 있는 얼룩말 줄무늬 – 유럽 태양 라디오 천문학자 커뮤니티

태양 라디오 얼룩말 패턴 또는 얼룩말은 코로나의 플라즈마 밀도와 자기장에 대한 상세한 진단을 제공합니다. 얼룩말은 주파수가 좁은 일련의 병렬 줄무늬로 유형 IV 태양 라디오 버스트 동안 라디오그램에 나타납니다.

라디오 제브라의 주 방출 모델은 이중 플라즈마 공진, 플라즈마 주파수 사이의 공진, 사이클로트론 주파수의 자이로-고조파 및 불안정한 UH(upper-hybrid) 정전기파의 주파수에 의존한다(Zhelezniakov & Zlotnik 1975,Chenet al. 2011년). 불안정성의 동인은 플레어 루프에 갇혀 손실 원뿔 분포를 형성하는 초열 전자입니다. 불안정한 동안 UH 파동은 성장하고 포화됩니다. 그런 다음 정전기파는 저주파와 병합되거나 플라즈마 입자에 산란되어 결과적으로 관찰된 전자파로 변환됩니다.

개별 스트라이프가 사이클로트론 주파수의 자이로-고조파에서 생성된다고 가정하면 일반적으로 매우 높은 자이로-고조파 수 s가 감지됩니다. s~50–150 (Karlický & Yasnov, 2021). 대조적으로, 이론적 모델은 상대적으로 낮은 자이로 고조파 수(s<10)에 대해 가장 높은 성장률이 얻어지는 것으로 예측합니다. (Benáček & Karlický, 2018).

방법 및 결과

우리는 두 가지 구성 요소로 구성된 플라즈마를 고려합니다. 1) 고밀도 열 배경 플라즈마 및 2) 열 매개변수로 특징지어지는 저밀도 손실 원뿔 초열 전자 V_κ 및 손실 원뿔 각도 θ를 갖는 Kappa 손실 원뿔 분포_씨. 우리는 전체 UH 분기에 대한 가중 평균으로 UH 파도의 성장률을 수치로 계산했습니다. 성장 속도가 정점을 형성할 때 얼룩말 줄무늬가 형성된다고 가정했습니다.

그림 1은 손실 원뿔 각도 θ에 대한 자이로 고조파 수의 함수로 성장률을 나타냅니다._씨 = 30°–80°. 작은 각도 θ_씨 = 30°–50°, 자이로 고조파 수가 증가함에 따라 성장 속도가 완만해집니다. 그러나 큰 각도 θ에 대해_씨 = 80°, 성장률이 증가합니다.

또한 손실 원뿔 분포의 열 매개변수를 변경할 때도 유사한 성장 속도 거동이 발생합니다. V_κ (그림 2) θ로 가정_씨 = 80°는 일정합니다. v의 경우_κ = 0.3c, 성장 속도 피크 값은 모든 자이로 고조파 수에 대해 거의 일정하고 피크가 완만해집니다. 그럼에도 불구하고 더 작은 열 매개변수의 경우 V_κ = 0.15~0.25 씨, 성장률은 자이로 고조파 수가 증가함에 따라 증가하고 Zebra 패턴 형성에 필요한 피크는 여전히 형성됩니다.

그림 1: 손실 원뿔 각도 θ의 함수로서 UH파의 평균 성장률_씨 간격: a) s = 7–10, b) s = 20–23, c) s = 50–53 및 d) s = 100–103. 파란색과 빨간색 선을 비교하여 다양한 에스.

그림 2: 그림 1과 비슷하지만 손실 원뿔 열 매개변수에 따라 달라집니다. V_κ. 검은색과 빨간색 선을 비교하여 다양한 에스.

결론

매우 높은 자이로-고조파 수(s~100)를 갖는 얼룩말은 초열 전자의 특정 속성에 대해서만 형성될 수 있음을 발견했습니다. 즉, 매우 높은 손실 원뿔 각도 θ_씨 = 80° 및 상대적으로 낮은 열 매개변수 v_κ < 0.3 다. 또한 높은 자이로 고조파 수에 대한 이중 플라즈마 공명 조건을 충족하려면 지브라 소스의 플라즈마 밀도가 높고 자기장 강도가 상대적으로 낮아야 합니다.

따라서 우리는 자이로 고조파 수가 높은 얼룩말이 두 영역에서 생성될 수 있다고 제안합니다.

1. 발판보다 중간점이 약간 더 넓은 자기 루프에서. 이러한 루프에서는 피치각이 높은 초열 전자만 포획될 수 있습니다. (크루커 외 2020). 또한, 이러한 루프의 플라즈마 밀도는 높아야 하고 자기장 강도는 상대적으로 낮아야 합니다.

표준 플레어 모델에서 자기 재연결의 X-포인트 아래 영역. 즉, 밀도가 높고 자기장 세기가 낮은 플라즈마가 있을 것으로 예상된다. 그러나 얼룩말 세대에게는, X-point에서의 전자 가속 과정과 플라즈마 재연결 유출 흐름의 붕괴 자기 트랩에서 약 80°의 피치 각도로 loss-cone 분포를 생성해야 합니다.

최근 논문을 기반으로 Benacek & Karlicky, 높은 자이로 고조파 수가 있는 얼룩말 줄무늬태양 물리학 297:103 (2022), DOI: 10.1007/s11207-022-02036-y, 광고: 2022SoPh..297..103B

참조:

Benáček, J. 및 Karlický, M. 2018, A&A, 611, A60.

Chen, B., Bastian, TS, Gary, DE 및 Jing, J., 2011, APJ, 736, 64.

크루커, S., 마스다, S., 화이트, 에스엠, 2020, APJ, 894, 158.

Zhelezniakov, VV 및 Zlotnik, E.Ya., 1975, 솔. Phys., 44, 2, p.461-470.