Khaled Alielden – European Photo voltaic Radio Astronomers 커뮤니티의 줄무늬 패턴 전파 방출원의 특성

줄무늬 패턴 무선 스펙트럼의 생성 메커니즘을 조사하는 것은 태양, 목성, 게 펄서를 포함한 여러 천체에서 비열 전자의 역학을 이해하는 데 중요합니다. 기본 밀도 또는 자기 모델 없이 섬유 및 얼룩말 패턴 방출원의 플라즈마 특성을 식별하기 위해 새로운 분석 연구가 수행됩니다. 본 연구는 지브라 ​​패턴 방출을 위한 소스 영역의 플라즈마 조건이 $omega_c < omega_p < k_perp v_perp $임을 시사한다. 전자 자이로 주파수 $omega_c$ 및 $omega_p$는 플라즈마 주파수입니다. 파이버 라디오 버스트의 플라즈마 조건은 $k_perp v_perp < omega_p < omega_c$입니다. 이는 파이버 라디오 버스트 소스 영역의 자기장 강도가 지브라 패턴 무선 방출 소스 영역의 자기장 강도보다 상대적으로 더 강함을 나타냅니다. 후자의 방출은 자기 재연결 지점 근처에서 자기장이 회복되기 전에 발생합니다.

스트라이프 방출 소스 영역의 속성

스트라이프 방출의 소스 영역은 대부분 재연결 지점 X-포인트 아래에 위치합니다(그림 1 참조). 여기서 전자 자이로 주파수 $omega_c$에 대한 불안정성 성장률의 비율 s는 1이 아닙니다. 즉 $s=k_ perp v_perp/ omega_c neq 1$. 전자 자이로 주파수 $omega_c$와 비율 사이의 일반적인 관계
$k_perp v_{perp, max}$는
$$
k_perp v_{perp, max} approx s omega_c tag{1}
label{eq:har_num_gen},
$$
여기서 $s in mathbb{R}$는 실수이고 $omega_c$와 $k_perp v_{perp, max}$ 사이의 조화수 H를 나타냅니다. $|s|= (1/H) <1$인 경우 소스 영역의 플라즈마 조건은 $k_perp v_perp < omega_p < omega_c$가 되고 방출 소스는 광섬유 라디오 버스트를 생성할 가능성이 높습니다. $|s|= H >1$의 경우 소스 영역의 플라즈마 조건은 $omega_c < omega_p < k_perp v_perp $이고 방출 소스는 얼룩말 패턴 방출을 생성할 가능성이 높습니다. 운동 불안정성 비율은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
$$
k_perp^2 v_{perp, 최대}^2 =frac{s^2}{s^2-1} frac{e^2 N_e}{m_e epsilon_0} = frac{s^2} {s^2-1} 왼쪽[frac{e}{m_e} (nabla cdot E)right],,
$$
여기서 $(nabla cdot E)$는 전기장 $E$ divergence로, X-point 아래 단면적에서 자기력선에 수직인 전자 밀도의 변화율을 나타냅니다. 가중치 $mathrm{S}_R=s^2/(s^2-1)$는 제곱 운동 불안정성 비율 $textual content{ok}_perp^2 v_perp^2$ 대 항 $(e/m_e) nabla cdot E$ , 여기서 후자는 X 지점 근처의 단면적에서 국부 전하를 나타냅니다. 그림 2는 $s>1$ 및 $s<1$의 경우 $s$와 $mathrm{S}_R$의 변형을 보여줍니다. 이것은 $s$→$1$일 때 $mathrm{S}_R$가 정의되지 않음을 보여줍니다. 즉, 조건 $k_perp v_{perp, max} approx s omega_c$에 따라 $k_ perp v_{perp, max}$와 $omega_c $는 공진 상태에 있으며, 자기 재연결 프로세스 초기에 거의 발생합니다. 결과적으로 후자의 프로세스는 가속된 입자를 생성하여 X 지점 아래의 자기장 루프 내부 또는 외부로 전파되는 불안정성을 유발합니다. 자세한 내용은 링크를 참조하십시오.

그림 1. 자기 X-점 아래 영역에서 생성되고 X-점 주변의 발파 매체를 통과한 후 줄무늬 패턴 동적 스펙트럼을 형식화하는 스키마를 제안했습니다. 폭발파 전방 표면의 밀도 $n_e$는 방사선 전달을 위한 임계 주파수를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 관찰자가 수신한 방출은 소스에서 생성된 전체 무선 방출의 일부가 됩니다.

그림 2. $s^2/(s^2− 1) = $mathrm{S}_R$의 변형 에스. $s=1$에서 $mathrm{S}_R$의 값이 정의되지 않았습니다($infty$). 가로 파란색 파선은 $mathrm{S}_R$ = 1에 있고 빨간색 파선은 $mathrm{S}_R$ = 0에 있습니다.

전파 전송 매체의 운동학: 사례 연구

이 연구는 전파 전송 매체의 운동학을 설명하기 위해 확장되었습니다. 2011년 6월 21일에 관찰된 얼룩말 패턴 방출원의 플라즈마 매개변수를 추정하기 위해 접근 방식이 적용됩니다. 태양 대기로의 재연결/소스 포인트.

결론

이 연구는 스트라이프 방출(예: 광섬유 버스트 및 지브라 패턴 무선 방출)이 동일한 메커니즘에 의해 생성되지만 스펙트럼은 $s approx textual content{ok}_perp v_ perp/omega_c < 1$이고 방출원 속성의 플라즈마 주파수는 $omega_p < omega_c$입니다. 반대로 지브라 패턴 전파 방출원의 플라즈마 조건은 $s >1$ 및 $omega_p > omega_c$입니다. 분석적 연구는 방출원의 실제 속성에 적절한 방식으로 접근하는 데 중요할 수 있는 기본 분포 모델 없이 줄무늬 패턴 전파원의 진화를 조사하는 방법을 제공하고 밀도를 추정하기 위한 간단한 전산적 접근을 제공하기 위해 제안됩니다. 라디오 버스트 소스 영역의 자기 강도 분포. 그것은 여러 천문학적 맥락에서 유용할 수 있습니다.

* 최근 기사를 기반으로: Alielden, Ok. (2022). 줄무늬 패턴 전파 방출원의 특성. 왕립천문학회 월간 공지, 514(2), 2135-2144. DOI:10.1093/mnras/stac1384

저자 주소: Division of Physics, Aberystwyth College, Penglais, Aberystwyth, Ceredigion SY23 3BZ, UK