Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН
Нижний Новгород, Россия
Санкт-Петербург, Россия
В настоящей работе проведен анализ изображений и частотного спектра излучения в максимуме яркости радиоисточников во вспышках 20 января 2022 и 16 июля 2023 г., зарегистрированных Сибирским радиогелиографом в диапазонах 3–6 ГГц и 6–12 ГГц. Полученные данные о спектре использовались для радиодиагностики напряженности и ориентации магнитного поля, плотности плазмы и параметров ускоренных частиц в радиоисточнике. Радиодиагностика проводилась методом, основанным на минимизации функционала, содержащего интенсивности теоретически рассчитываемых и наблюдаемых частотных спектров левополяризованного и правополяризованного излучения. Поскольку форма такого многомерного функционала довольно сложна и минимизировать его стандартными подходами не представляется возможным, использовался генетический метод минимизации. В результате проведенной радиодиагностики определены особенности динамики напряженности и ориентации магнитного поля, а также концентрации и показателя энергетического спектра нетепловых электронов в области максимальной яркости радиоисточника. Установлено, что на фазе роста основных пиков излучения магнитное поле уменьшается, а на фазе спада, наоборот, увеличивается. Скорость этих изменений варьирует от нескольких единиц до 11 Гс/с для вспышки 20 января 2022 г. и составляет около 1 Гс/с для вспышки 16 июля 2023 г.
солнечные вспышки, радиогелиограф, радиодиагностика, магнитное поле
1. Алтынцев А.Т., Лесовой С.В., Globa M.В., и др. Многоволновый сибирский радиогелиограф. Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6, № 2. С. 37–50. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-62202003.
2. Разин В.А. К теории спектров радиоизлучения дискретных источников на частотах ниже 30 МГц. Изв. вузов. Радиофизика. 1960. Т. 3, № 4. С. 584–594.
3. Христиансен У., Хёгбом И. Радиотелескопы. М.: Мир, 1988. С. 294.
4. Bogachev S.A., Somov B.V. Comparison of the Fermi and betatron acceleration efficiencies in collapsing magnetic traps. Astrophys. J. Lett. 2005. Vol. 31, no. 8. P. 537–545. DOI:https://doi.org/10.1134/1.2007030.
5. Condon J.J. Errors in elliptical Gaussian fits. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 1997. Vol. 109. P. 166–172. DOI:https://doi.org/10.1086/133871.
6. Dulk G. Radio emission from the Sun and stars. Ann. Rev. Astron. Astrophys. 1985. Vol. 23. P. 169–224. DOI: 10.1146/ annurev.aa.23.090185.001125.
7. Fleishman G.D., Melnikov V.F. Gyrosynchrotron emission from anisotropic electron distributions. Astrophys. J. 2003. Vol. 587, no. 2. P. 823–835. DOI:https://doi.org/10.1086/368252.
8. Fleishman G.D., Kuznetsov A.A. Fast gyrosynchrotron codes. Astrophys. J. 2010. Vol. 721, no. 2. P. 1127–1141. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/721/2/1127.
9. Fleishman G.D., Nita G.M., Gary D.E. Dynamic magnetography of solar flaring loops. Astrophys. J. Lett. 2009. Vol. 698, no. 2. P. 183–187. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/698/2/L183.
10. Fleishman G.D., Gary D.E., Chen B., et al. Decay of the coronal magnetic field can release sufficient energy to power a solar flare. Science. 2020. Vol. 367, no. 6475. P. 278–280. DOI:https://doi.org/10.1126/science.aax6874.
11. Fleishman G.D., Nita G.M., Chen B., et al. Solar flare accelerates nearly all electrons in a large coronal volume. Nature. 2022. Vol. 606. P. 674–677. DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-022-04728-8.
12. Gary D.E., Fleishman G.D., Nita G.M. Magnetography of solar flaring loops with microwave imaging spectropolarimetry. Solar Phys. 2013. Vol. 288, no. 2. P. 549–565. DOI: 10.1007/ s11207-013-0299-3.
13. Gary D.E., Chen B., Dennis B.R., et al. Microwave and hard X-ray observations of the 2017 September 10 solar limb flare. Astrophys. J. 2018. Vol. 863, no. 1. 9 p. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/aad0ef.
14. Kuznetsov S.A., Melnikov V.F. Modeling the effect of dense plasma on the dynamics of the microwave spectrum of solar flaring loops. Geomagnetism and Aeronomy. 2012. Vol. 52, no 7. P. 883–891. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016793212070092.
15. Morgachev A.S., Kuznetsov S.A., Melnikov V.F. Radio diagnostics of the solar flaring loop parameters by direct fitting method. Geomagnetism and Aeronomy. 2014. Vol. 54, no. 7. P. 933–942. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016793214070081.
16. Parker E.N. Cosmical Magnetic Fields. Part 1. Clarendon Press, Oxford, 1979.
17. Reznikova V.E., Melnikov V.F., Shibasaki K., et al. 2002 August 24 limb flare loop: dynamics of microwave brightness distribution. Astrophys. J. 2009. Vol. 697. P. 735–746. DOI:https://doi.org/10.1088/0004-637X/697/1/735.
18. Solov’ev A.A., Kirichek E.A. Properties of the flare energy release in force-free magnetic flux ropes. Astron. Lett. 2023. Vol. 49, no. 5. P. 257–269. DOI:https://doi.org/10.1134/S1063773723050055.
19. Somov B.V., Kosugi T. Collisionless reconnection and high-energy particle acceleration in solar flares. Astrophys. J. 1997. Vol. 485, no. 2. P. 859−868. DOI:https://doi.org/10.1086/304449.
20. Wu Zh., Kuznetsov A., Anfinogentov S., et al. A multipeak solar flare with a high turnover frequency of the gyrosynchrotron spectra from the loop-top source. Astrophys. J. 2024. Vol. 968, no. 1. 11 p. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad46ff.
21. Yan Y., Chen Z., Wang W., et al. Mingantu spectral radioheliograph for solar and space weather studies. Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 2021. Vol. 8:584043. DOI:https://doi.org/10.3389/fspas.2021.584043.
22. Zirin H., Baumert B.M., Hurford G.J. The microwave brightness temperature spectrum of the quiet Sun. Astrophys. J. 1991. Vol. 370. P. 779–783. DOI:https://doi.org/10.1086/169861.
