Figure 1. Spectres dynamiques (à gauche) et contours radio associés (à droite) d'un sursaut radio solaire de type III observé par LOFAR le 24 juin 2015 à 12:18:20 UT. Les contours LOFAR sont à 75% du flux pic des salves de type III allant de 40 MHz à 30 MHz dans la séquence de couleurs blanc-bleu-vert-jaune-rouge. Le contour du faisceau LOFAR à 75 % pour 30 MHz est affiché dans le coin supérieur gauche en blanc. L'arrière-plan est le Soleil en EUV à 171 Angstroms observé par AIA. Crédit :Image de Reid &Kontar, Astronomie de la nature , 2021.
Le soleil produit régulièrement des électrons énergétiques dans son atmosphère extérieure qui voyagent ensuite dans l'espace interplanétaire. Ces faisceaux d'électrons génèrent des ondes de Langmuir dans le plasma de fond, produisant des rafales radio de type III qui sont les sources radio les plus brillantes du ciel (Suzuki et Dulk, 1985). Ces sursauts radio solaires offrent également une opportunité unique de comprendre l'accélération et le transport des particules, ce qui est important pour notre prévision des événements météorologiques spatiaux extrêmes près de la Terre. Cependant, la formation et le mouvement des structures à fréquence fine de type III (voir Figure 1) est un casse-tête, mais on pense généralement qu'elle est liée à la turbulence du plasma dans la couronne solaire et le vent solaire.
Un travail récent de Reid et Kontar combine un cadre théorique avec des simulations cinétiques et des observations radio à haute résolution de type III utilisant le Low Frequency Array (LOFAR) et démontre quantitativement que les structures fines sont causées par les amas intenses en mouvement d'ondes de Langmuir dans un environnement turbulent. moyen. Ces résultats montrent comment une structure fine de type III peut être utilisée pour analyser à distance l'intensité et le spectre des fluctuations de densité compressive, et peut déduire les températures ambiantes dans le plasma astrophysique, les deux élargissant considérablement le potentiel de diagnostic actuel de l'émission radio solaire.
Les structures radio fines (figure 1) ont une petite dérive en fréquence causée par le mouvement des amas d'ondes de Langmuir se déplaçant dans l'espace à leur vitesse de groupe. La mesure de cette dérive de fréquence (Figure 2) révèle la vitesse du groupe d'ondes de Langmuir, et par la suite la vitesse thermique de fond. Cette nouvelle technique augmente la portée des sursauts radio solaires à utiliser comme diagnostic à distance de la température du plasma. L'observation induit une température de plasma coronale correspondante autour de 1,1 MK. La structure fine radio fournit également un moyen supplémentaire d'estimer la vitesse globale du faisceau d'électrons, qui est principalement contrôlé par la densité d'énergie du faisceau.
Figure 2. Grossissement d'une structure fine de type III à partir des données LOFAR (à gauche) et des simulations (à droite). Les lignes pointillées noires montrent un ajustement linéaire à la dérive, estimer une vitesse constante de 0,69 Mm/s pour le sursaut de type III observé et de 0,6 Mm/s pour le sursaut de type III simulé. Crédit :Image de Reid &Kontar, Astronomie de la nature , 2021.
En résumé, les résultats créent un cadre pour exploiter le potentiel de diagnostic de la structure fine des sursauts radio pour estimer les températures du plasma et la turbulence de densité. Ce nouveau potentiel est particulièrement pertinent compte tenu de la résolution améliorée des radiotélescopes au sol du nouvel âge qui résolvent une structure beaucoup plus fine provenant de la couronne solaire. De plus, la proximité plus étroite de Parker Solar Probe et Solar Orbiter avec les émissions radio provenant de la très haute couronne ou du vent solaire, et donc une sensibilité plus élevée, permet de détecter in situ des structures fines.
