Simulations d'une source affectée par les effets de propagation des ondes radio lorsqu'elle se déplace sous différents angles par rapport à la ligne de mire de l'observateur. La gauche, milieu, et les panneaux de droite illustrent l'apparition d'une source se propageant aux angles θ=0o, 10o, 30o, respectivement, à la ligne de mire de l'observateur. Les photos (points bleu clair) sont émises à partir d'une source ponctuelle (croix rouge) à 32 MHz (1.75R⊙, indiqué par le gris, pointillé) et se propagent dans un milieu de niveau de turbulence ϵ=0,8 et d'anisotropie =0,3. La position apparente et la taille FWHM de la source, par rapport au Soleil (cercle orange), sont indiqués par une croix et un cercle bleu foncé, respectivement. Crédit :Figure adaptée de Kontar et al. (2019).
L'émission radio solaire est produite dans le milieu turbulent de l'atmosphère solaire, et ses propriétés observées (position de la source, Taille, profil temporel, polarisation, etc.) sont significativement affectées par la propagation des ondes radio de l'émetteur à l'observateur. La diffusion des ondes radio sur des irrégularités de densité aléatoires est depuis longtemps reconnue comme un processus important pour l'interprétation de la taille des sources radio (par exemple, Steinberg et al. 1971), postes (par exemple, Fokker 1965; Stewart 1972), directivité (par exemple, Thejappa et al. 2007 ; Bonnin et al. 2008 ; Reiner et al. 2009), et les profils intensité-temps (par exemple, Krupar et al. 2018, Bian et al. 2019). Alors qu'un certain nombre de simulations de Monte Carlo ont été développées pour décrire la diffusion des ondes radio (principalement pour les fluctuations de densité isotropes), pas tous d'accord. Le présent travail aborde cette question importante à la fois en étendant et en améliorant les descriptions précédentes.
Dans le récent article, les chercheurs ont examiné la technique numérique de Monte Carlo utilisée pour résoudre les équations de Langevin modélisant à la fois la taille des sources et les profils temporels. La diffusion isotrope est incompatible avec les observations de la taille des sources radio solaires et des profils temporels. Par conséquent, les chercheurs ont construit un nouveau modèle qui permet une analyse quantitative de la propagation des ondes radio dans un milieu qui contient une symétrie axiale, mais anisotrope, composante de diffusion. Des expressions explicites pour les équations de Langevin dans le cas de la diffusion anisotrope ont été dérivées et présentées dans la section 3.2 de Kontar et al. (2019).
Les propriétés des sources, tel qu'obtenu à partir des simulations de lancer de rayons (voir Figure 1), ont été étudiées en supposant que les photons se sont propagés sous différents angles par rapport à la ligne de visée (LOS) de l'observateur (voir Figure 2). Les chercheurs ont découvert que la taille de la source FWHM le long de la direction x diminue avec l'augmentation de l'angle par rapport à la LOS, alors que la taille de la source FWHM dans la direction y ne change que faiblement. De façon intéressante, bien que les effets de diffusion des ondes radio conduisent à de grandes tailles de source, la directivité est majoritairement dans le sens radial; un résultat qui diffère des premiers résultats suggérant une directivité isotrope (modèle d'émission) due à la diffusion.
Une animation montrant comment les photons d'une source ponctuelle radio émettant à 32 MHz sont affectés par les effets de propagation des ondes radio lorsqu'ils se déplacent dans l'héliosphère (où α=0,3 et ϵ=0,8). Le panneau de gauche illustre la façon dont la source apparaîtra si elle se propage directement vers l'observateur, tandis que le panneau de droite indique comment la source apparaîtra si elle se propage perpendiculairement à la ligne de visée de l'observateur. Crédit :Figure adaptée de Kontar et al. (2019).
Les mesures de la taille de la source et du profil temporel des simulations numériques de Monte Carlo ont été comparées aux observations de la taille des sources et des temps de décroissance sur une large gamme de fréquences (0,02-500 MHz). Les chercheurs ont découvert que la taille de la source et le temps de décroissance des observations ne peuvent être mis en correspondance que si l'anisotropie est prise en compte, tandis que lorsqu'il est ignoré, une seule des deux propriétés peut être mise en correspondance à la fois.
Le résultat principal de ce travail provient de la comparaison des simulations avec les observations combinées d'imagerie et de retard en fonction de la fréquence. Une telle comparaison nous amène à la conclusion que les observations des tailles et durées des sursauts radio solaires de type III, sur une large gamme de fréquences, nécessitent une diffusion anisotrope dans toute l'héliosphère entre le Soleil et la Terre, avec un facteur d'anisotropie de 0,3 et avec des fluctuations de densité principalement perpendiculaires à la direction radiale. À la fois, les conclusions concernant le niveau des fluctuations de densité dépendent également, et nécessitent donc la connaissance de, les échelles de densité externes. Le modèle numérique développé suggère que les fluctuations de densité anisotropes (puissance inférieure dans la direction parallèle) sont nécessaires pour tenir compte simultanément de la taille des sources et des temps de décroissance, pour tous les types de salves radio émettant une émission radio plasma.
