ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ГОЛОВНА АСТРОНОМІЧНА ОБСЕРВАТОРІЯ
Браженко Анатолій Іванович
УДК 523.164.32+523.164.4
ДОСЛІДЖЕННЯ СПЛЕСКОВОГО КОМПОНЕНТУ
ДЕКАМЕТРОВОГО РАДІОВИПРОМІНЮВАННЯ СОНЦЯ
ТА СОНЦЕПОДІБНИХ ОБ’ЄКТІВ
Спеціальність 01.03.02 – астрофізика, радіоастрономія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
Київ – 2000
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Радіоастрономічному інституті
Національної академії наук України, м. Харків
та Полтавській гравіметричній обсерваторії
Національної академії наук України, м. Полтава.
Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук,
Базелян Лазар Львович,
Радіоастрономічний інститут НАН України,
провідний науковий співробітник.
Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор,
Юхимук Адам Корнілович,
Головна астрономічна обсерваторія НАН України,
завідуючий відділом космічної плазми;
кандидат фізико-математичних наук,
Мусатенко Сергій Іванович,
Астрономічна обсерваторія Київського
національного університету ім. Т.Г. Шевченка,
старший науковий співробітник.
Провідна установа: Кримська астрофізична обсерваторія
Міністерства освіти і науки України,
98409, Крим, Бахчисарайський р-н, сел. Наукове.
Захист дисертації відбудеться “14”грудня 2000 р. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.208.01 при Головній астрономічній обсерваторії НАН України (03680, Київ-127, Голосіїв, ГАО НАНУ).
Початок засідань о 10 годині.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Головної астрономічної обсерваторії НАН України (03680, Київ-127, Голосіїв, ГАО НАНУ).
Автореферат розісланий “9” листопада 2000 р.
Вчений секретар Спеціалізованої ради,
кандидат фізико-математичних наук Гусєва Н.Г.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Шумові бурі радіовипромінювання є типовим проявом активності Сонця. Для з'ясування природи цього складного процесу необхідне виявлення нових і пояснення численних, можливо навіть не зв'язаних між собою явищ. В значній мірі процес сонячної активності залежить від фізичного стану верхнього шару його атмосфери – корони. За останні чотири десятиріччя завдяки радіоастрономічним спостереженням уявлення про корону докорінно змінилося. Якщо раніше вона розглядалася як безструктурний вакуум, то зараз відомо, що корона являє собою розріджену цілком іонізовану плазму, розігріту до мільйона градусів. Однак це не означає, що все ясно у фізиці корони, навпаки, тепер потрібне вивчення основних механізмів, які визначають її нагрівання, динаміку і виникнення сонячного вітру.
Серед численних типів декаметрового (ДКМ) спорадичного радіовипромінювання Сонця сплески III типу є найбільш вивченими, але суперечливі результати попередніх досліджень не дозволяють зробити впевнені висновки про їх спектральний склад. Відсутність однозначності в оцінках магнітного поля в джерелах випромінювання першої і другої гармонік, нерозуміння причин деполяризації випромінювання основного тону вимагають перегляду теорії та одержання нових даних спостережень.
Притаманні Сонцю властивості в тій або іншій мірі характерні для усіх зірок спектральних класів нижче F. Головним чином це стосується зірок типу UV Кита. З часу відкриття Герцшпрунгом у 1924 р. першої змінної зірки і до цього часу виявлено більше сотні таких об'єктів поблизу Сонця і майже 1000 у найближчих зоряних скупченнях. Через дуже низьку світність їхня видима щільність з віддаленням від Сонця швидко зменшується. Однак, згідно деяких оцінок, вони складають 60–90% усіх зірок Галактики.
Дослідження в метровому і особливо в мікрохвильовому діапазонах показали, що у випромінюванні зірок типу UV Кита має місце майже повний перелік сонячних явищ. Отже, можна очікувати їх інтенсивного декаметрового радіовипромінювання. Разом з тим до цього часу відомості про існування декаметрового випромінювання зірок, що спалахують, практично відсутні. Тим часом з'ясування цього питання є досить важливим для створення теорії радіовипромінювання і розуміння фізичних та структурних особливостей еволюційно молодших аналогів Сонця.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, що складають зміст даної дисертації, виконані в Радіоастрономічному інституті та Полтавській гравіметричній обсерваторії НАН України за темами: “Дослідження декаметрового радіовипромінювання галактичних джерел”; “Дослідження Галактики та її об'єктів у декаметровому діапазоні радіохвиль”; “Створення радіотелескопу УРАН_поблизу м. Полтави, його дослідження та експериментальні визначення кутової структури і поляризаційних характеристик випромінювання космічних радіоджерел”; “Дослідження декаметрового радіовипромінювання космічних об'єктів з допомогою радіотелескопу УРАН_системи радіоінтерферометрів УРАН,” а також по гранту Державного комітету України з питань науки і технологій та Фонду фундаментальних досліджень: “Пошук спорадичного декаметрового радіовипромінювання зірок, що спалахують”.
Метою даної дисертації є одержання нової інформації про випромінювання сонячних шумових бур та пошук спорадичного радіовипромінювання зірок, що спалахують у декаметровому діапазоні хвиль.
Наукова новизна одержаних результатів:
Ё
розроблено і реалізовано метод одночасного прийому з довільного напрямку електромагнітних хвиль двох кругових поляризацій протилежного знаку фазованою антенною граткою, що складається із взаємно перпендикулярних випромінювачів;
Ё
вперше в декаметровому діапазоні виконані комплексні спостереження радіовипромінювання сонячної шумової бурі, в результаті яких виявлено: зміщення джерела шумової бурі на частоті 25 МГц відносно активної області на диску Сонця і зміна положення максимуму температури яскравості від сплеску до сплеску в області корони з розмірами (1_)R; присутність тільки одного максимуму в розподілі ступеня поляризації декаметрових сплесків III типу; немонотонну геліодовготну залежність параметрів ДКМ сплескового випромінювання шумової бурі під час мінімальної фази сонячної активності;
Ё
розроблено і застосовано процедуру багатопараметричної класифікації сплесків III типу в ДКМ шумовій бурі з використанням кластерного аналізу, що дозволило виявити розподіл сплесків на три кластери, які відповідають трьом компонентам випромінювання – основному тону, другій гармоніці і відбитій другій гармоніці локальної плазмової частоти;
Ё
зроблено висновок про те, що ДКМ буря переважно складається зі сплесків, які є суперпозицією компонентів випромінювання;
Ё
запропоновано дві моделі джерела випромінювання: з тонкою просторовою структурою та різними властивостями напрямленості джерел випромінювання основного тону і другої гармоніки;
Ё
приведено результати пошуку декаметрового випромінювання зірок типу UV Кита. Зареєстровано сім сплесків, що мають зоряне походження. Сплески, що ототожнюються з зоряним випромінюванням, є послідовністю сплесків тривалістю ,5квазіперіодом 2–8і шириною смуги істотно меншою 5 МГц, а температура яскравості їхніх джерел ~ 18К. Показано, що можливими механізмами генерації радіовипромінювання декаметрових сплесків зірок, що спалахують, є плазмовий та електронно–циклотронний мазерний механізми. Перевага віддається плазмовому механізмові, оскільки генерація декаметрових сплесків електронно–циклотронним мазерним механізмом можлива тільки при особливих умовах.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблено новий метод одночасного прийому (випромінювання) із довільного напрямку електромагнітних хвиль двох кругових поляризацій нерухомими взаємно перпендикулярними горизонтальними диполями. Цей метод реалізовано при створенні поляриметра декаметрового діапазону на базі антенної гратки радіотелескопу УРАН_. Він може застосовуватися в короткохвильовому радіозв’язку для боротьби з поляризаційними завмираннями. За розробку цього методу отримано авторське свідоцтво.
Особистий внесок здобувача:
1)
у спільних роботах з Л.Л. Базеляном та Е.П. Абраніним здобувачеві належить участь в розробці принципу і виконанні розрахунків варіантів схемної реалізації прийому (випромінювання) у довільному напрямку електромагнітного поля двох кругових поляризацій протилежного знаку фазованою антенною граткою, що складається із взаємно перпендикулярних випромінювачів;
2)
автором самостійно виконано розрахунки параметрів схем компенсації при супроводі Сонця променем радіотелескопу з урахуванням впливу реальної поверхні підстилання;
3)
автором самостійно проведено поляризаційні спостереження шумової бурі III типу та виконано їх аналіз;
4)
у співавторстві з Л.Л. Базеляном та Е.П. Абраніним поставлена задача, розроблена апаратура і методика спостережень, проведені пошукові спостереження декаметрового радіовипромінювання зірок типу UV Кита;
5)
автором самостійно виконано аналіз результатів пошуку декаметрового радіовипромінювання зірок типу UV Кита 1986–1989 рр., виявлено імовірну присутність сплескового компоненту декаметрового радіовипромінювання зірки EV Lac.
Апробація результатів дисертації пройшла на таких конференціях:
1)
XVII всесоюзній конференції по радіоастрономічній апаратурі та методах. Єреван (Вірменія). – 1985.
2)
Республіканській конференції “Радіоастрономічні дослідження сонячної системи”. Одеса. – 1985.
3)
ХVIII всесоюзній радіоастрономічній конференції. Іркутськ (Росія).– 1986.
4)
ХХ всесоюзній конференції по радіофізичних дослідженнях Сонячної системи. Сімферополь. – 1988.
5)
XХII європейській конференції молодих радіоастрономів. Харків. –1989.
6)
Міжрегіональній конференції по радіоастрономічним дослідженням Сонячної системи. Москва (Росія.) – 1992.
7)
XIX Генеральній асамблеї європейського геофізичного товариства. Гренобль (Франція). – 1994.
8)
XXVІ та XXVIІ радіоастрономічних конференціях СНД. Санкт-Петербург (Росія). – 1995., – 1997.
Публікації. Основні результати дисертації викладено у 15 друкованих роботах (з них статей в наукових журналах – 5, авторське свідоцтво –1, тез та праць конференцій – 9).
Структура та об’єм дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків та списку використаної літератури. Це становить 165 сторінок, з них 35 малюнків, 5 таблиць та 119 назв бібліографічних джерел на 12 сторінках.
ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі сформульована актуальність досліджень, їх наукова новизна та мета дисертаційної роботи.
У першому розділі проведено аналіз попередніх робіт, присвячених дослідженням сплескового компоненту випромінювання Сонця і сонцеподібних зірок в декаметровому та суміжних частотних діапазонах. Показано, що ці дослідження не дають однозначної відповіді на питання про спектральний склад сонячного випромінювання III типу. Звернено увагу на незначну кількість даних про вимірювання їх поляризаційних характеристик і невідповідність оцінок магнітного поля в джерелах випромінювання першої і другої гармонік, а також на відсутність пояснення деполяризації випромінювання першої гармоніки.
Ми вважаємо, що всі типи декаметрового випромінювання генеруються в короні постійно, а їхня поява в наземних спостереженнях визначається діаграмами напрямленості джерел випромінювання основного тону і другої гармоніки. Отже, причиною дисперсії параметрів сплесків є не тільки випадкові характеристики джерел випромінювання, але й присутність у випромінюванні III типу кількох компонентів, або їх суперпозиції. Зроблено висновок про необхідність перегляду теорії і проведення нових комплексних досліджень параметрів сплесків III типу. Для сортування сплесків по випромінюванню на першій та другій гармоніках, крім традиційних методів, запропоновано використання багатопараметричної процедури методами кластерного аналізу.
Подібність активності Сонця і зірок типу UV Кита дає підставу очікувати інтенсивного ДКМ зоряного випромінювання. Але відсутність достовірних відомостей про його реєстрацію зумовлює необхідність пошуку декаметрових радіосплесків dMe зірок. Без цих даних неможливе створення цілісної теорії радіовипромінювання сонцеподібних об'єктів.
В другому розділі подано опис апаратури, яка використовувалась в дослідженнях Сонця та зірок, що спалахують.
В цьому розділі викладено оригінальний метод покладений в основу розробки поляриметра, що був створений в рамках дисертаційної роботи. Запропонований метод забезпечує одночасний прийом із довільного напрямку хвиль двох кругових поляризацій протилежного знаку фазованою антенною граткою, що складається із взаємно перпендикулярних горизонтальних диполів.
У довільному напрямку результуюче поле двох взаємно перпендикулярних диполів являє собою еліптичну хвилю, котру, як відомо, можна розкласти на два поляризованих по колу компоненти з протилежним напрямком обертання поля. Для того, щоб в даному каналі випромінювалася поляризована по колу хвиля, необхідно підібрати ослаблення і фазовий зсув струму таким чином, щоб збудити в іншому каналі хвилю з амплітудою, рівною амплітуді паразитної хвилі, але протилежної фази.
Було запропоновано три варіанти схем компенсації. Числовий аналіз і врахування впливу реальної поверхні підстилання антени дозволив вибрати оптимальний варіант схеми, який і був реалізований у поляриметрі. Перевага була віддана схемі, у якої:
-
в залежності від координат повільніше змінюються параметри ланцюгів, що компенсують паразитні хвилі;
-
забезпечується значно більша область кутів променя антени, де спостерігається краща розв'язка по поляризаціях;
-
межі змін параметрів ланцюгів, що компенсують паразитні хвилі, виявляються більшими при забезпеченні заданої розв'язки;
-
схемі з меншим числом регульованих елементів і, нарешті, більш простій схемі.
Метод компенсації, що використовується в поляриметрі захищений авторським свідоцтвом. На відміну від інших методів компенсації просторової неортогональності поля він має ряд переваг, які проявляються при прийомі випромінювання під низькими кутами місця, що важливо для сонячних спостережень.
У третьому розділі проведено аналіз результатів вперше виконаних в декаметровому діапазоні комплексних спостережень сонячної шумової бурі III типу.
Спостереження виконано в близький до мінімуму циклу сонячної активності період – з 14 по 21 червня 1984 р. За даними вимірювань на радіогеліографі, джерела сплесків на різних частотах розташовані на одному радіусі. Однак він виявляється зміщеним відносно активної області, з появою якої на диску Сонця почалася шумова буря. Звертає на себе увагу значне розсіювання положень джерел сплесків III типу. Характерно, що в тангенціальному напрямку воно істотно більше, ніж в радіальному. Розсіювання положень джерел значно перевищує помилки одного виміру і, в основному, не зумовлене похибками спостережень.
Одним з основних критеріїв ототожнення моди випромінювання сплесків є ступінь кругової поляризації. Визначено поляризацію більш ніж 1500 сплесків. Випромінювання сплесків було правополяризованим, а їх ступінь поляризації змінювався від 0 до 80%. За результатами вимірів побудовані розподіли ступеня поляризації і тривалості сплесків. Розподіл ступеня поляризації всіх сплесків бурі має один максимум, який зміщено в область більших значень поляризації. Цей розподіл принципово відрізняється від отриманого на метрових хвилях, де спостерігається два максимуми: один в області поляризацій з р % та інший – з р %, що відповідає стандартним сплескам III типу на першій і другій гармоніках. З даних спостережень видно: в той час, коли джерело бурі знаходилося в центральній частині диску, приймалися як перша, так і друга гармоніки сплесків III типу. Вони спостерігалися як поодинокі сплески, так і у вигляді суперпозиції сплесків на першій і другій гармоніках. Наявність одного максимуму в декаметровому розподілі свідчить про присутність сплесків з проміжними значеннями поляризації.
На користь цього також свідчить і геліодовготна залежність параметрів сплесків III типу, що, в основному, узгоджується з відомими спостереженнями в метровому діапазоні – поляризація зменшується від центру диска до лімбу. Однак, поблизу центрального меридіану ця залежність має особливість: середня ступінь поляризації виявляється істотно меншою, ніж в суміжні дні. Ця особливість, що не спостерігається на метрових хвилях, не є випадковою з таких причин. По–перше, така особливість спостерігалася на декаметрових хвилях в спостереженнях Потсдамської астрофізичної обсерваторії на частоті 23,5 МГц. Можливо, що вона є характерною тільки для ДКМ діапазону, або спостерігається тільки в мінімумі сонячного циклу активності. По–друге, особливість поблизу центрального меридіану виявляється в наших спостереженнях не тільки для поляризації, але і для тривалості та швидкості частотного дрейфу. Особливість, що спостерігається поблизу меридіану, пов’язана з присутністю в щоденних вибірках випромінювання обох гармонік, в наслідок перекриття їх діаграм напрямленості.
Слід зауважити, що є вагомі підстави очікувати в щоденних вибірках, як мінімум, сплесків трьох груп: основного тону, другої гармоніки та відбитої від плазмового шару, де генерується випромінювання основного тону, другої гармоніки. Сортування сплесків по типу випромінювання пов'язано із значними труднощами, тому що параметри сплесків мають стандартні відхилення не менші за їх середні значення. Це приводить до необхідності застосування процедури розпізнавання подій методами кластерного аналізу.
Класифікація проводилася по таких параметрах сплесків: максимуми інтенсивностей і тривалість по половинній інтенсивності для право_та лівополяризованого випромінювання, а також ступеню поляризації. Сукупність параметрів розглядалася як компоненти M_мірного вектора Xj, що відповідає i_тому сплеску. Критерієм класифікації приймалася мінімальна Евклідова відстань між векторами Xj і Xk.
Розділення сплесків на три кластери, позначених як А, В і С, має місце майже у всі дні бурі. Застосування багатопараметричної процедури класифікації сплесків методом кластерного аналізу дозволило одержати такі результати:_
класифікація має сенс тільки для великої кількості сплесків у початковій вибірці;_
якість класифікації та кількість кластерів істотно залежить від кількості параметрів, за якими ведеться сортування;_
кількість кластерів можна розглядати як постійне протягом усієї бурі і, отже, не залежить від положення джерела;_
незалежно від положення джерела є два кластери, що істотно відрізняються тільки інтенсивністю;_
сплески з найбільшою поляризацією містяться в кластерах слабкої або помірної інтенсивності і ніколи в кластерах найбільшої інтенсивності.
Щоденні дані вказують на те, що середня інтенсивність і поляризація зростає, а тривалість зменшується в міру зменшення геліодовготи джерела від лімбу до центрального меридіану. Це можна розглядати як еволюцію джерела з наближенням до максимуму бурі і вказує на існування деякого зв'язку між цими параметрами. Всі середні величини кластерів відображають еволюцію джерела, але залежності інтенсивності і поляризації від тривалості проглядаються більш чітко і виявляються різними для різних кластерів. З того факту, що подібна геліодовготна залежність має місце для кластерів А і В поляризації можна сказати, що в них домінує випромінювання основного тону. Максимуми в довготній залежності параметрів пов'язані з перетинанням субджерелами центрального меридіану. В середній інтенсивності кластера С очевидно домінує випромінювання другої гармоніки, оскільки для нього залежність від положення джерела монотонна. В другій половині шумової бурі всі кластери мають підвищену поляризацію і очікується, що тут переважають основний тон та відбита друга гармоніка.
Високо поляризоване випромінювання сплесків ІІІ типу спостерігається не менше двох днів до і після проходження джерелом центрального меридіану. Іншими словами, діаграма напрямленості основного тону складає 50°–60°. В той час, як для точкового джерела вона не перевищує 10°–15°.
Нами запропоновано модель джерела, яке являє собою сукупність некогерентних точкових джерел. В цьому випадку при положенні джерела в центральній частині диску Сонця доступними для спостережень виявляється випромінювання першої і другої гармонік.
Відсутність даних про всебічні одночасні спостереження ДКМ шумових бур роблять бажаним продовження подібних досліджень, оскільки вони тривають декілька днів і тому з'являється можливість вивчати відносно стійкі особливості корони.
У четвертому розділі подано результати пошуку спорадичного ДКМ випромінювання зірок, що спалахують.
Порівняння даних спостережень в рентгенівському та ультрафіолетовому діапазонах приводить до висновку про глибоку подібність активності dMe зірок і Сонця, що свідчить про ідентичність фізичних процесів. Слідуючи сонячній аналогії в радіовипромінюванні dMe зірок можна очікувати інтенсивне ДКМ випромінювання. Однак у даний час відомості про його реєстрацію фактично відсутні. По суті опубліковано тільки одну роботу, де приводяться результати спостереження сплеску зірки V371на частоті 19,7 МГц. Але величезна температура яскравості його джерела (~1020К) спонукає ставитися до цього результату з обережністю і вимагає підтвердження.
Спостереження спорадичного радіовипромінювання зірок типу UV Кита пов'язані зі значними труднощами. Вони виникають при ототожненні радіосплесків низької інтенсивності з випромінюванням зірки в умовах високого рівня завад земного і космічного походження. В ДКМ діапазоні хвиль це вимагає розробки надійної системи критеріїв сортування сигналів на завади та зоряні сплески. При пошуку спорадичного випромінювання dMe зірок в декаметровому діапазоні застосовувалися: одночасні оптичні та радіоспостереження; метод “ON/OFF”; враховувалася дисперсія середовища і полярність відгуку; промінь радіотелескопа мав високе кутове розділення.
З близьких до Сонця dMe зірок з високою активністю було обрано такі, що спостерігаються в нічний час осінньо–зимового сезону під малими зенітними кутами. Кожна зірка спостерігалася циклами по 4–6 ночей. Тривалість циклів вибиралася більше періоду осьового обертання зірки з тим, щоб оглянути її з усіх боків.
Перші спроби виявлення ДКМ радіовипромінювання dMe зірок за допомогою штатної апаратури радіотелескопу УТР_було зроблено в 1986, 1987 та 1989 рр. В деяких сеансах спостережень виявлено імовірну присутність сплесків радіовипромінювання зірки EVз тривалістю ~3 с. У відгуку радіотелескопу реєструвалося досить багато коротких сплесків та їх груп. Вони мали такі особливості:
- тривалість сплесків приблизно дорівнювала постійній часу радіометрів;
- сплески реєструвалися в каналах “ON” і “OFF” одночасно;
- сплески реєструвалися в обох полярностях;
- сплески реєструвалися як поблизу зоряних спалахів, так і поза ними.
Ці особливості пояснюються тим, що зареєстровані сплески мали тривалість близьку до періоду перемикання фазового модулятора (0 – р ? 0,1радіотелескопу УТР–2. Дійсно, в цьому випадку його промені не формуються і всі сплески з тривалістю ? 3 c будуть відтворюватися з тривалістю, що дорівнює постійній часу радіометрів.
Присутність у зоряному ДКМ радіовипромінюванні коротких сплесків дуже імовірна, оскільки вони реєструються як у зоряному випромінюванні на високих частотах, так і в сонячному випромінюванні – “спайки” у метровому діапазоні і “стріа” – на декаметрах. У зв'язку з цим були розроблені нові радіометри з постійною часу ~ ,1 с. З 1992 р. з їх допомогою були продовжені пошукові дослідження.
За весь час радіоспостережень було виявлено більше трьох десятків випадків прийому підвищеного випромінювання. З усіх виявлених сплесків було виділено тільки сім, що у системі обраних критеріїв ототожнення не було приводу визнати завадами.
З виділених сплесків принаймні два надійно ототожнюються за часом із двома потужними оптичними спалахами. Сплески спостерігаються безпосередньо після максимумів спалахів, що є найбільше імовірним часом виникнення сплескової активності. Цей факт є вагомим доказом на користь того, що зареєстровані сплески мають зоряне походження.
Декаметрові сплески, що ототожнюються з зоряним випромінюванням мають такі параметри:
- кожний сплеск являє собою майже періодичну послідовність спайків загальною тривалістю в декілька десятків секунд з характерним періодом 2–8і тривалістю тонкої структури ~1,5;
- температура яскравості джерел сплесків складає TB ~ 1018K;
- ширина смуги сплесків істотно менше 5 МГц.
Високу температуру яскравості джерел сплесків можна пояснити тим, що спорадичне випромінювання зірок типу UV Кита генерується плазмовим або електронно–циклотронним мазерним механізми. З проведених оцінок для електронно–циклотронного мазерного механізму випливає, що тільки випромінювання третьої гармоніки з рівня fB = ,3 МГц доступне для спостереження, та й то лише у випадку врахування можливого ефекту нелінійної абсорбції в більш високих гірорезонансних шарах.
Для пояснення випромінювання сонячних сплесків ІІІ типу застосовується плазмовий механізм. Але їх максимальні температури яскравості при типових для Сонця значеннях параметрів пучка електронів та корни не перевищують 1016К. Якщо припустити, що випромінювання зоряних сплесків генерується пучками електронів з відносною щільністю nґ/n см-3, то при максимальній ефективності трансформації плазмових хвиль у електромагнітні, можна одержати температуру яскравості 1018К навіть при швидкостях пучка характерних для Сонця. Отже, в рамках існуючих уявлень перевага віддається плазмовому механізмові, що забезпечує зареєстровану температуру яскравості зоряного випромінювання.
Результати виконаних нами досліджень, повна відсутність в літературі згадок про регулярні спостереження ДКМ випромінювання зірок типу UV Кита і монопольні переваги в цьому діапазоні українського радіотелескопу УТР_вказують на доцільність і перспективність продовження пошуку спорадичного випромінювання сонцеподібних зірок.
У висновках подано основні результати дисертаційної роботи.
ВИСНОВКИ
1.
Створено поляриметр декаметрових хвиль, в якому реалізовано новий метод для одночасного прийому із довільного напрямку електромагнітних хвиль двох кругових поляризацій розташованими над землею взаємно перпендикулярними горизонтальними диполями.
2.
Виявлено, що великі розміри джерела сонячної шумової бурі ІІІ типу в ДКМ діапазоні хвиль визначаються наявністю декількох парціальних некогерентних джерел, пов’язаних з різними активними областями, а не є розсіяним зображенням точкового джерела, як це раніше інтерпретувалося.
3.
Встановлено кореляцію немонотонної геліодовготної залежності поляризації з іншими параметрами сплесків – тривалістю, інтенсивністю і швидкістю частотного дрейфу, що вказує на неспроможність прийнятої інтерпретації, яка пояснює цю особливість зміною відстані між рівнями виходу випромінювання нормальних мод. Виявлена особливість пояснюється тим, що ДКМ буря складається зі сплесків, які є суперпозицією компонентів випромінювання.
4.
Застосування методу багатомірного кластерного аналізу для спектрального сортування сплесків ІІІ типу дозволило виявити в щоденних вибірках сплесків бурі три кластери, що відповідають випромінюванню основного тону, другої гармоніки та відбитої другої гармоніки.
5.
Встановлено, що видима деполяризація випромінювання основного тону сплесків ІІІ типу зумовлена присутністю в щоденних вибірках низько поляризованого компоненту другої гармоніки, яка спостерігається прямим і відбитим променями.
6.
Виявлено спорадичне радіовипромінювання зірок, що спалахують, в декаметровому діапазоні хвиль і виконано оцінки механізмів його генерації.
ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1.
Абранин Э.П., Базелян Л.Л., Браженко А.И. Управляемая антенна круговой поляризации. 2. Выбор оптимальной схемы // Изв. вузов. Радиофизика.– 1987.– Т. 30, № 5. – С.619–623.
2.
Абранин Э.П., Алексеев И.Ю., Базелян Л.Л., Браженко А.И., Гершберг Р.Е., Шаховская Н.И. Декаметровые наблюдения вспыхивающей звезды EV// Кинематика и физика небесных тел.–1994.–Т.10,№ 4.–С.70–77.
3.
Stepanova N.A., Bazelyan L.L., Abranin E.P., Brazhenko A.I., SapogovTsybko Ya.G. Decameter solar type III bursts: data classification with of claster analysis // Solar Phys. – 1995. – V.156. – P.131–143.
4.
Abdul-Aziz H., Abranin E.P., Alekseev I.Yu., Avgoloupis S., Bazelyan L.L., Beskin G.M., Brazhenko A.I., Chalenko N.N., Cutispoto G., Fuensalida J.J., Gershberg R.E., Kidger M.R., Leto G., Malkov Yu.F., Mavridis L.N., PaganoPanferovaRodono M., SeiradadakisSergeevSpencerShakhovskaja N.I., Shakhovskoy D.N. Coordinated observations of the red dwarf flare star EV Lacertoe in 1992 // Astron. Astrophys. Supplement series.–1995.–V.114.–P.509–526.
5.
Stepanova N.A., Sapogov S.A., Abranin E.P., Bazelyan L.L., BrazhenkoTsybko Ya.G. Manydata processing for solar type III bursts // Tr. J. of Physics. – 1996. – V.20,№8. – P.805–810.
6.
А.С. 1376146 СССР, МКИ 4Н01Q 3/26. Фазированная антенная решётка с круговой поляризацией поля / Э.П. Абранин, Л.Л. Базелян, А.И. Браженко (СССР)._№3944892/24_;Заявлено 23.08.85; Опубл. 23.02.88, Бюл.№7.–4с.
7.
Абранин Э.П., Базелян Л.Л., Браженко А.И. Поляриметр декаметрового диапазона // Труды ХVII всесоюзной конференции по радиоастрономической аппаратуре. – Ереван: ИРЭ АН Армянской ССР.–1985.–С.291.
8.
Абранин Э.П., Базелян Л.Л., Браженко А.И., Цыбко Я.Г. Предварительные результаты поляризационных наблюдений шумовой бури III типа на частоте 25 МГц // Республиканская конф. “Радиоастрономические исследования солнечной системы.” – Одесса: ГАО АН УССР. – 1985. – С. 27 – 28.
9.
Абранин Э.П., Базелян Л.Л., Браженко А.И. Декаметровая антенна с поляризационной селекцией // Труды ХVIII всесоюзной конференции.–Иркутск: СИБИЗМИР АН. –1986. – С. 207–208.
10.
Абранин Э.П., Базелян Л.Л., Браженко А.И., Степанова Н.А., Цыбко Я.Г. Связь поляризации декаметровых всплесков III типа с параметрами излучения // Труды ХХ всесоюзной конференции по радиофизическим исследованиям Солнечной системы. – Симферополь: КрАО АН СССР. –1988. –С.45.
11.
Brazhenko A.I., Glibitsky M.M., Stanislavsky A.A. The San and solar corona observations // Proc. International conf. on IERAC XXII. – Kharkov. –1989. – P.34.
12.
Абранин Э.П., Базелян Л.Л., Браженко А.И., Степанова Н.А., Цыбко Я.Г. Поляризационные профили ДКМ всплесков бури III типа // Межрегиональная конференция по радиоастрономическим исследованиям Солнечной системы. – М: АКЦ ФИАН.–1992.–С.38.
13.
Abranin E.P., Bazelyan L.L., Melnik V.F., Brazhenko A.I., Alekseev I.Yu., Gershberg R.E., Shakhovskaya N.I. On a decametric radioemission of flare star EV Lac // Annals Geophysical Part III. Space and Planetary Sciences, Supplement III. –V.12.–1994.–P.686.
14.
Абранин Э.П., Алексеев И.Ю., Базелян Л.Л., Браженко А.И., Гершберг Р.Е., Лисаченко В.Н., Мельник В.Ф., Шаховская Н.И. Поиск декаметрового (ДКМ) радиоизлучения солнцеподобных звезд // Труды XXVI Радиоастрономической конференции СНГ. – Санкт_Петербург: ГАО РАН.–1995. – С. 200–201.
15.
Абранин Э.П., Алексеев И.Ю., Базелян Л.Л., Браженко А.И., Гершберг Р.Е., Лисаченко В.Н., Мельник В.Ф., Шаховская Н.И. Спорадическое декаметровое радиоизлучение звезд типа UV Кита по наблюдениям 1992 гг. // Труды XXVII Радиоастрономической конференции СНГ. _Санкт_Петербург: –1997.–Т.1. – С.108–109.
АНОТАЦІЯ
Браженко А.І. Дослідження сплескового компоненту декаметрового радіовипромінювання Сонця та сонцеподібних об’єктів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.02 – астрофізика, радіоастрономія. – Головна астрономічна обсерваторія НАН України, м. Київ, 2000.
Вперше в декаметровому діапазоні хвиль виконані комплексні спостереження радіовипромінювання сонячної шумової бурі. Виявлено один максимум в розподілі ступеня поляризації і немонотонну геліодовготну залежність параметрів декаметрових сплесків III типу. Розроблено і застосовано багатопараметричну процедуру класифікації сплесків III типу, що дозволило виявити три компоненти випромінювання – основний тон, другу гармоніку і відбиту другу гармоніку. Встановлено, що ДКМ буря складається зі сплесків, які є суперпозицією компонентів випромінювання. Приведено результати пошуку декаметрового випромінювання змінних зірок типу UV Кита. Зареєстровано сім сплесків, що мають зоряне походження. Показано, що можливими механізмами їх генерації є плазмовий та електронно-циклотронний мазерний механізми.
Ключові слова: Сонце, декаметровий діапазон, сплески радіовипромінювання, поляризація, змінні зірки.
АННОТАЦИЯ
Браженко А.И. Исследования всплескового компонента декаметрового радиоизлучения Солнца и солнцеподобных объектов. _Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02 – астрофизика, радиоастрономия. – Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, г. Киев, 2000.
Разработан оригинальный принцип, обеспечивающий одновременный приём из произвольного направления волн двух круговых поляризаций противоположного знака взаимно перпендикулярными горизонтальными диполями. Проведен учёт влияния реальной земли. Универсальность этого метода позволяет использовать его при приёме (излучении) поляризованных по кругу электромагнитных волн в любом направлении фазированными антенными решётками, состоящими из турникетных излучателей, расположенных в свободном пространстве и над различными подстилающими поверхностями.
Реализован оптимальный вариант предложенных схемных решений. Это позволило создать на базе антенной решётки радиотелескопа УРАН_поляриметр декаметрового диапазона. Он обеспечивает измерение степени поляризации и её знака при мониторинге Солнца в широком диапазоне часовых углов ( _ часа), что крайне важно для исследования спорадического компонента солнечного радиоизлучения.
Впервые в декаметровом диапазоне волн выполнены комплексные наблюдения радиоизлучения солнечной шумовой бури, в результате которых обнаружено смещение источника шумовой бури на частоте 25 МГц относительно активной области на диске Солнца и изменение положения максимума яркостной температуры от всплеска к всплеску в области короны с размерами (1_)R.. Размеры этой области хорошо согласуются с непосредственными измерениями угловых размеров источника всплесков III типа (20 – ). Мы полагаем, что источник шумовой бури имеет тонкую пространственную структуру, т.е. он состоит из двух или нескольких субисточников, отношение яркостных температур которых от всплеска к всплеску изменяется случайным образом.
Выявлена важная ДКМ особенность в распределении степени поляризации всплесков шумовой бури III типа – наличие одного максимума. Это позволяет с уверенностью утверждать, что ДКМ буря преимущественно состоит из суперпозиции излучения основного тона и второй гармоники. В зависимости от соотношения между амплитудами его компонентов поляризация может иметь промежуточные значения между первой и второй гармониками. Подтверждено наличие во время минимальной фазы солнечной активности двух максимумов в гелиодолготной зависимости поляризации на умеренных долготах (20_ ). Впервые выявлены аналогичные зависимости для скорости частотного дрейфа, длительности и правополяризованной интенсивности.
Разработана и применена многопараметрическая процедура классификации всплесков III типа, что позволило выявить три компонента излучения – основной тон, вторую гармонику и отраженную от плазменного слоя, где генерируется излучение основного тона, вторую гармонику.
Указано на несоответствие предложенной ранее интерпретации гелиодолготной зависимости поляризации. Предложено два альтернативных объяснения немонотонной зависимости параметров всплесков – направленные свойства источников всплесков основного тона и второй гармоники, а также двухкомпонентная модель источника.
Приведены результаты поиска декаметрового излучения переменных звезд типа UV Кита. Разработана надежная система критериев отождествления помех и звёздных радиовсплесков, включающая как традиционные, применяемые при наблюдениях на высоких частотах, так и специфические – низкочастотные.
Зарегистрировано семь всплесков, имеющих звездное происхождение. Отождествляемые со звёздным излучением всплески являются последовательностью спайков длительностью ,5 с, периодом следования 2 _ с и шириной полосы существенно меньше 5 МГц, а яркостная температура их источников ~ 18К.
Показано, что такие высокие яркостные температуры источников всплесков обеспечиваются плазменным и электронно_циклотронным мазерным механизмами радиоизлучения. Причем в рамках существующих представлений предпочтительнее оказывается плазменный механизм.
Ключевые слова: Солнце, декаметровый диапазон, всплески радиоизлучения, поляризация, вспыхивающие звёзды.
ABSTRACT
Brazhenko A.I. Research of decametric component radio emission of the Sun and Sun–like objects. – Manuscript.
The dissertation is presented for the scientific degree of the candidate of physical and mathematical sciences in the specialty 01.03.02 – astrophysics and radio astronomy. – The Main Astronomical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2000.
For the first time the complex observations of the noise storm radio emission at the decameter wavelength have been executed. One maximum in the distribution of polarization degree and non–monotonous have been revealed center–to–limb dependence of type IIIparameters. The many–parametrical classification procedure of the type III bursts has been elaborated and applied, which has allowed us to separate three components of radio emission: fundamental tone, second harmonic and reflected second harmonic. It is determined, that the decameter storm consists of bursts, which are the superposition of radiation components. The results of the decametric sporadic radiation search of the UV Ceti flaring dwarf stars are presented. Seven bursts having the star origin have been registered.
Key words: Sun, decameter range, radio burst, polarization, flaring stars.
