Изследването разкрива в детайли тихото Слънце при ниски честоти
Фиг. 1 Калибрирани интерферометрични изображения на спокойната слънчева корона на 07.08.2021 г. в ниски честоти (24,60-78,90 MHz), наблюдавани от LOFAR. Белите елипси обозначават моментния лъч на LOFAR. Плътните бели кръгове обозначават размера на оптичния слънчев диск; пунктираните бели кръгове обозначават височината, която би съответствала на всяка честота, ако приемем, че това е локалната плазмена честота.
Слънцето е активна звезда, която има значителни радио емисии в широк честотен диапазон от kHz до THz, а слънчевата атмосфера има сложно разпределение на магнитното поле, плътност на плазмата и температура. Тези различни свойства на слънчевата атмосфера водят до различни характеристики на радиоизлъчването при различни честоти. Наблюденията в интерферометричен образен режим на слънчевите нискочестотни емисии могат да помогнат за диагностицирането на свойствата на плазмата на големи височини в слънчевата атмосфера.
Фиг. 2 – Калибрирани интерферометрични изображения на спокойната слънчева корона на 14.08.2021 г. в ниски честоти (24,60-78,90 MHz), наблюдавани от LOFAR. Белите елипси обозначават моментния лъч на LOFAR. Плътните бели кръгове обозначават размера на оптичния слънчев диск; пунктираните бели кръгове обозначават височината, която би съответствала на всяка честота, ако приемем, че това е локалната плазмена честота.
В своя скорошна разработка „Образни наблюдения на спокойното слънце в честотния диапазон от 20-80 MHz“, публикувана в авторитетното издание „The Astrophysical Journal“ (https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac6b37), международен екип от 10 учени обобщава резултатите от осъществени наблюдения на спокойното Слънце в метрови радио вълни, с което е постигната безпрецедентна пространствена разделителна способност за слънчеви наблюдения в тези честоти. За пръв път, авторите постигат прецизни измервания на температурата на яркостта и размера на нашата звезда в диапазона от 20-80 MHz, и наблюдават пространствено разрешени структури в слънчевата корона. Резултатите компенсират липсата на нискочестотни измервания на температурата на яркостта в предишни наблюдения.Екипът от учени, осъществил изследването, включва българските изследователи доц. д-р Камен Козарев и постдокторанта д-р Джан Пейдзин от Института по астрономия с НАО към БАН, както и техни колеги от Нидерландия, Ирландия, Китай, Полша, Белгия и Германия. Разработката е осъществена с подкрепата на Рамковата програма за научни изследвания и иновации „Хоризонт 2020“ на ЕС, проект „STELLAR“ и на Националната научна програма ,,Върхови изследвания и хора за развитие на европейската наука” (ВИХРЕН) на Фонд ,,Научни изследвания”.
Счита се, че радиоизлъчването на спокойното Слънце се дължи на топлинно спирачно излъчване от електрони в горещата слънчева атмосфера. Свойствата на тихото Слънце в микровълновия спектър са щателно проучени и могат да бъдат добре описани от емисионния спектър на спирачно лъчение. В обхвата на метровата и декаметрови дължини на вълната свойствата на спокойното Слънце са почти неизследвани поради инструментални ограничения. В новото проучване учените са използвали телескопа LOw Frequency ARray (LOFAR), за да изпълнят висококачествена интерферометрична образна спектроскопия — образни наблюдения на слънчево радио излъчване от спокойната корона при честоти под 90 MHz. Представен е температурният спектър на яркостта и размера на Слънцето в честотния диапазон 20-80 MHz. Изследването съобщава за тъмни коронални области с ниска температура на яркост във всички наблюдавани честоти. Температурният спектър на яркостта на тихото Слънце е разгледан и сравнен с емисиите на спирачно лъчение на коронален модел и с предишни наблюдения на спокойното Слънце.
Фиг. 3 – Температурният спектър на яркостта, наблюдаван от LOFAR (червен цвят), температурата на яркостта на модела (плътно черно) и предишни наблюдения.
Фигура 4 – Температурните спектри на яркостта на няколко избрани коронални позиции. В зелено се вижда спектърът на много радио тъмна област в короната, наблюдавана на 07.08.2021 г. (горно слънчево радио изображение).
С въвеждането на програмата за обновяване LOFAR 2.0, в близко бъдеще този телескоп ще придобие още по-висока разделителна способност в пространствено, времево и честотно отношение, което дава възможност на учените да изучават по-детайлно атмосферата на Слънцето. България участва активно в работата по обновяване и развиване на радио телескопа LOFAR чрез изграждане на собствена наблюдателна станция LOFAR-BG, обект от Националната пътна карта за научна инфраструктура, ръководена от Министерство на образованието и науката. Институтът по астрономия води консорциума LOFAR-BG, който работи за развитие на радио астрономията в България.