В течение последних десятилетий наблюдений за солнечными радиовсплесками были зарегистрированы существенные тонкие структуры, такие как «зебры», дрейфующие всплески, шипы и волокна. Эти структуры часто связаны с широкополосными континуумами, например, всплесками IV типа, на метровых и декаметровых длинах волн. Они несут важную информацию о процессе излучения и условиях в короне.
Предыдущие исследования
В предыдущих исследованиях были описаны так называемые узкополосные полоски (например, Chernov 2008), характеризующиеся группой параллельно дрейфующих полосок с относительно узкой спектральной полосой ($\Delta \omega/ \omega < 0.1$). Эти полоски часто появляются цепочкой, разделённые в среднем примерно на 1 с, каждая из них длится от нескольких до десятков секунд. Обычно они имеют отрицательный дрейф, часто сопровождающийся снижением интенсивности излучения (или поглощениями) на низкочастотной стороне. Для объяснения этих особенностей было предложено несколько механизмов, однако происхождение их периодичности и когерентности остаётся неясным.
Инструмент CBSm
Китайский меридианный проект — фаза II (CMP-II) включает в себя широкополосный солнечный радиоспектрометр на метровых волнах (CBSm). Этот инструмент обладает высоким частотно-временным разрешением (76,29 кГц, 0,84 мс) и чувствительностью, что делает его передовым инструментом для обнаружения тонких структур в солнечных радиоспектрах (Chang et al. 2024).
С помощью данных CBSm мы выявили новую спектральную тонкую структуру солнечного всплеска IV типа. Структура характеризуется бисерными (или жемчужными) усилениями вдоль группы периодических узкополосных полосок, называемых «бисерными полосками» (см. рисунки 1 и 2).
Время повторения полосок составляет $< 1$ с (иногда достигая 8 с), они часто дрейфуют от высоких частот к низким и сопровождаются поглощениями, причём следующие полоски появляются в конце предыдущих. Бисерные усиления имеют периодичность $\sim$0,1 с.
Механизм генерации
Для объяснения периодичности и когерентности этих полосок мы предложили механизм генерации на основе двойной плазменной неустойчивости (DPR) и объяснили бисерные усиления модуляцией низкочастотными магнитогидродинамическими (MHD) волнами.
Двойная плазменная неустойчивость может возбуждать верхние гибридные (UH) волны в присутствии энергичных электронов с нестабильными функциями распределения скоростей, такими как лучевые, подковообразные или с потерянным конусом.
Результаты исследования
Мы пришли к выводу, что для оценки скоростей роста DPR-мод и радиационных мод необходимо разработать сложную численную модель, учитывающую временные вариации или неоднородное распределение плотности плазмы или напряжённости магнитного поля, а также модуляции низкочастотных MHD-волн.
Исследование показывает возможность выявления новых спектральных тонких структур с помощью приборов высокой чувствительности и спектрально-временного разрешения даже после многолетних наблюдений. В будущем мы продолжим поиск новых спектральных структур с помощью CBSm.
Ссылки:
C. Li, Y. Chen, B. Wang, Z. Zhong, B. Tan, Z. Ning, H. Ning, X. Kong, S. Chang, Y. Tang, N. Gai, L. Deng, J. Yan, and F. Yan, A novel fine spectral structure of solar radio bursts with periodic beaded stripes observed by CBSm of CMP-II, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 68(10), 109611 (2025), DOI: 10.1007/s11433-025-2716-4, https://arxiv.org/abs/2506.06819
P. Chernov, 2008, ApJL, 34, 486
W. Chang, B. Wang, G. Lu, et al., 2024, ApJS, 272, 21
Li, Y. Chen, X. Kong, et al., 2019, ApJ, 880, 31
Дополнительная информация:
Данные CBSm можно получить через веб-сайт:
http://47.104.87.104/MWRS/RadioBurstEvent/typeII/typeIIburst_show.html
Полный список авторов: Chuanyang Li, Yao Chen, Bing Wang, Ze Zhong, Baolin Tan, Zongjun Ning, Hao Ning, Xiangliang Kong, Shuwang Chang, Yanke Tang, Ning Gai, Li Deng, Jingye Yan и Fabao Yan.
Рис. 1. (а) и (b) Динамические спектры CBSm, содержащие богатые тонкие структуры. (c)–(e) Увеличенные изображения выбранных областей (чёрные прямоугольники на (а) и (b)).
Рис. 2. (а) Пример полосок с общей волнообразной морфологией в событии 8 мая 2024 года, с бисерной структурой, возникающей в средней части. Чёрные линии — аппроксимация наклонов полосок. (b) Профиль интенсивности на частоте 443 МГц (белая пунктирная линия на панели (а)). Вставка (панель (b1)) показывает интервал $\Delta$t между соседними пиками.
Рис. 3. Схематическое изображение генерации цепочек полосок. (а) Вариации частоты UH-моды как функции $\omega{pe}/\Omega{ce}$ (t). Тени представляют поглощения, а $\gamma$ обозначает скорость роста. (b) Схема формирования цепочки из-за вариаций $\omega{pe}/\Omega{ce}$ (t).