Se cree que los plasmoides (o islas magnéticas) juegan un papel importante en el inicio de la reconexión magnética rápida y la aceleración de las partículas durante las brotes y erupciones solares. Imágenes directas de las hojas de corriente de destellos y la formación/eyección de múltiples plasmoides en imágenes de ultravioleta extrema (EUV), junto con observaciones simultáneas de rayos X y radio, proporciona información significativa sobre los mecanismos que impulsan la aceleración de partículas en destellos solares. Estudios anteriores han propuesto que las ráfagas y pulsaciones de radio decimétricas (a la deriva hacia frecuencias más bajas) pueden producirse mediante la expulsión y la coalescencia de múltiples plasmoides en la hoja de corriente de la bengala (Kliem, Karlický & Benz 2000). Estructuras pulsantes a la deriva (DPS) en ráfagas de radio decimétricas probablemente indican la naturaleza intermitente de la liberación de energía en la lámina de corriente de bengala, y la firma de la emisión de radio de electrones acelerados durante la expulsión y la coalescencia de los plasmoides (Karlický & Barta 2011). La imagen simultánea de EUV de los plasmoides bidireccionales en la hoja de plasma/corriente de bengala y el DPS asociado en la radio previamente (Kumar y Cho, 2013).
En esta pepita, discutimos brevemente la imagen de los plasmoides formados en las hojas de corriente de destellos debajo de las cuerdas de flujo en erupción durante dos bengalas sucesivas el 22 de abril de 2015. Los plasmoides bidireccionales se asociaron con pulsaciones cuasiperiódicas (QPP; Nakariakov y Melnikov, 2009) en longitudes de onda de rayos X (suave/duro) y radio (decimétrico). La cuerda de flujo apareció solo en los canales calientes (131/94 Å) durante la primera bengala. Presentamos imágenes directas de la formación de fuentes de rayos X coronales dobles en ambos extremos de la lámina de corriente de la bengala durante la expulsión y la coalescencia de múltiples plasmoides. La cuerda de flujo en erupción durante la segunda bengala aparentemente sufre inestabilidad de Kink y la formación de una hoja de plasma/corriente junto con múltiples plasmoides que se propagan bidireccionalmente. En ambos casos, las cuerdas de flujo alcanzaron una altura de aproximadamente 45 mm (60 arcos) por encima de la extremidad, pero permanecieron confinados dentro del campo de flejados suprayacente de la región activa, lo que no pudo producir CME.
Observaciones
La región activa NOAA 12322 se encontraba en la extremidad oeste (N11W91) el 22 de abril de 2015. Estudiamos dos bengalas de extremidades (C3.8, M1.1) y la erupción asociada de la cuerda de flujo de este AR el 22 de abril de 2015. Ambas destellos eran casi homólogos y ocurrieron sucesivamente desde la misma línea de inversión de polaridad (PIL) de la AR. De acuerdo con el perfil de flujo de rayos X de Goes Soft, el primer toque (c3.8) comenzó a las 07:59 UT, alcanzó su punto máximo a las 08:06 UT y terminó aproximadamente a las 08:24 UT. La segunda bengala (M1.1) comenzó a las 08:28 UT, alcanzó su punto máximo a las 08:44 UT y terminó alrededor de las 08:58 UT.
Figura 1: Evolución de fuentes de rayos X (6–12 keV) durante la primera bengala (c3.8) de 08:10 a 08:13 UT. AIA 171, 211 y 131 Å imágenes durante los QPP detectados en la fase de descomposición de la bengala. Las imágenes Rhessi en la banda de energía de 6–12 keV se superponen en las imágenes AIA 211 y 131 Å. Los niveles de contorno son 40%, 60%y 80%de la intensidad máxima. S1 y S2 representan fuentes coronales dobles.
Para observar la evolución de las fuentes de rayos X Rhessi durante los QPP, reconstruimos las imágenes Rhessi en el rango de 6-12 keV utilizando el algoritmo limpio. Las imágenes AIA 171 y 211 Å exhiben una hoja de plasma brillante y blobs durante 08: 10-08: 13 UT (Figura 1), mientras que las imágenes AIA 131 Å muestran la arcada brillante (FA) y la cuerda de flujo. La imagen Rhessi a las 08:10 UT revela dos fuentes por encima de la extremidad (Figura 1 (A4)). La fuente inferior coincide con la arcada de la bengala, mientras que la fuente superior se alinea con la parte superior de la cuerda de flujo. En particular, detectamos rayos X simultáneos (6-12 keV) y ráfagas de radio durante 08: 11: 30-08: 12: 30 UT (ver Figura 1 (a)). A las 08:11 UT, la imagen Rhessi muestra una fuente adicional (marcada por una flecha, Figura 1 (B4)), que está alineada espacialmente con la parte superior de la hoja de plasma con blobs. Más tarde, a las 08:12 UT, observamos un aumento de intensidad y extensión de las fuentes superiores e inferiores (S1, S2).
A las 08:14 UT, observamos otra fuente débil, S3, entre S1 y S2 (Figura 2 (A4)). Un minuto después, la fuente había subido unos 12 arcos en la imagen de Rhessi. La velocidad estimada de S3 es de alrededor de 150 km/s. Simultáneamente, notamos una disminución en la altura de S1 (Figura 2 (B4)). Rhessi contornos superpuestos en las imágenes AIA revelan que la fuente S3 coincide con blobs cerca del ápice de la hoja de plasma. La fuente S1 se desvanece a medida que su altura aumenta durante 08: 17-08: 19 UT, mientras que la fuente S2 sigue siendo brillante (Figura 2 (C4, D4)). La fuente S1 desapareció después de las 08:20 UT y la fuente S2 también se desvanecieron gradualmente durante la fase de descomposición de la bengala.
Figura 2: Evolución de fuentes de rayos X (6–12 keV) durante la primera bengala (c3.8) de 08:14 a 08:19 UT. AIA 171, 211 y 131 Å imágenes durante los QPP detectados en la fase de descomposición de la bengala. Las imágenes Rhessi en la banda de energía de 6–12 keV se superponen en las imágenes AIA 211 y 131 Å. Los niveles de contorno son 40%, 60%y 80%de la intensidad máxima. S1 y S2 representan fuentes coronales dobles. S3 es la tenue fuente que apareció entre S1 y S2.
Para medir la evolución temporal y la cinemática de los blobs formados en la hoja de plasma de la bengala, creamos gráficos de intensidad EUV de distancia de tiempo (TD) a lo largo y a través de la hoja de plasma usando imágenes AIA 171 Å durante la primera bengala (C3.8; 08: 00-08: 30 UT). La gráfica de intensidad TD a lo largo de la lámina de plasma muestra la expulsión de múltiples blobs por encima de la arcada de la bengala durante la fase impulsiva de la bengala (08: 00-08: 11 UT; Figura 3 (a)). Las velocidades de las gotas de movimiento ascendente a lo largo de los caminos rastreados son 228, 203, 208, 295, 323, 370 y 210 km/s. La gráfica de intensidad de TD a través de la hoja de plasma revela las manchas que pasan a través de la ranura (Figura 3 (b)). Los blobs se detectaron en la hoja de plasma hasta las 08:20 UT y desaparecieron después. La curva blanca en el eje y derecho representa la intensidad promedio de las blobs, que se extrae entre las dos líneas discontinuas horizontales en el panel (A).
La curva de luz Fermi GBM muestra la emisión de rayos X en los canales 6-12, 12-25 y 25-50 keV (Figura 3 (c)). La emisión de rayos X revela QPPS en las bandas de 6-12 y 12-25 kev durante 08: 00-08: 20 UT, con solo emisión débil en la banda de 25-50 keV (08: 00-08: 06 UT). La expulsión de blobs está casi asociada con los picos de emisión de rayos X (marcados por flechas) en las bandas de 6-12 y 12-25 keV durante la fase impulsiva de la bengala (cuatro ciclos durante 08: 00-08: 08 UT). Curiosamente, los QPP también aparecen en las mismas bandas de rayos X durante la fase de descomposición de Flare, 08: 11-08: 20 UT. El espectro de radio dinámico muestra ráfagas de radio decimétricas/métricas casi simultáneas (800-150 MHz) con los picos de rayos X durante las fases impulsivas y de descomposición impulsivas (Figura 3 (d)). La emisión de radio/rayos X se detuvo a las 08:20, coincidiendo con la desaparición de las gotas en la hoja de plasma.
Figura 3. Las emisiones de rayos X y radio asociados con la expulsión y fusión de blobs durante la primera bengala (c3.8), de 08: 00–08: 30 UT. (a) y (b) gráfico de intensidad TD a lo largo de las cortes P1q1 y P2Q2 usando imágenes AIA 171 Å. Las líneas punteadas blancas representan las pistas utilizadas para estimar las velocidades de las blobs de movimiento ascendente. La curva blanca en (b) representa la intensidad media (unidades arbitrarias) extraídas de entre las dos líneas discontinuas verdes en (A). (c) Fermi-GBM cuenta en las bandas de energía de 6–12, 12–25 y 25–50 keV. (D) ORFEES RADIO DYNAMIC SPECTRUM (144–1004 MHz).
Por primera vez, observamos una doble estructura de la hoja de plasma/corriente (como se muestra en la simulación MHD, es decir, Kliem et al. 2010) con múltiples manchas de propagación debajo de las cuerdas de flujo en erupción. Interpretamos estos blobs como plasmoides formados por reconexión en la lámina de corriente de la bengala. Durante la primera bengala (c3.8), observamos las salidas de reconexión de movimiento hacia arriba rastreados por múltiples plasmoides (velocidad: 200-370 km/s) y la formación de una cuerda de flujo caliente durante la erupción.
Durante la primera bengala (C3.8), detectamos fuentes de rayos X coronales dobles (6-12, 12-25 keV) ubicadas en ambos extremos de la hoja de plasma (es decir, debajo y por encima del sitio de reconexión). La fuente inferior se ubicó sobre la arcada de la bengala, mientras que la fuente más alta se observó cerca del flujo de salida de reconexión, donde múltiples plasmoides se fusionaron con la parte inferior de la cuerda de flujo detenido. La cuerda de flujo que aparece en los canales calientes se observó durante la reconexión magnética en la hoja de plasma/corriente de la bengala. Además, observamos una débil fuente de rayos X (6-12 keV) que apareció entre las fuentes de rayos X dobles (S1, S2) y fue copetial con plasmoides EUV en la hoja de plasma. Las velocidades de la fuente débil de movimiento ascendente y los plasmoides EUV son consistentes.
Antes de la segunda bengala (M1.1), un filamento dentro de la cuerda de flujo aumentó lentamente (35 km/s) asociado con el brillo entre sus piernas. La cuerda de flujo mostró evidencia de inestabilidad de torcedura y la formación de dos láminas de plasma brillantes en las superficies internas de sus piernas, unidas por una hoja de corriente central de destellos. Las velocidades de los plasmoides en movimiento hacia arriba y hacia abajo fueron 134-330 km/sy 82-235 km/s, respectivamente, con tamaños de plasmoides que van desde 2-3 arcos. Observamos las ráfagas de radio decimétricas (evidencia de inyecciones de electrones) asociadas con la formación/eyección y la coalescencia de los plasmoides en el borde posterior de la cuerda de flujo durante la fase impulsiva de la llamarada M1.1.
Resumen
Informamos la imagen directa de la formación y expulsión de múltiples plasmoides en hojas de corriente de destellos debajo de las cuerdas de flujo en erupción, junto con QPP en rayos X y longitudes de onda de radio. Las observaciones confirman:
(i) que las fuentes coronales dobles de rayos X observadas por Rhessi se encuentran en ambos extremos de la hoja de corriente de bengala, y se forman durante la reconexión mediada por plasmoides en la hoja;
(ii) la tenue fuente transitoria que apareció entre las fuentes coronales dobles probablemente se asocie con los plasmoides que se mueven hacia arriba;
(iii) La presencia de una lámina de corriente de destellos con estructura doble y múltiples plasmoides, como se predice por una simulación MHD de la cuerda de flujo inestable de Kink (Kliem et al. 2010);
(iv) la formación de una hoja de plasma/corriente en el borde de ataque de la cuerda de flujo inestable de Kink durante su encuentro con el sistema de flujo suprayacente;
(v) que la coalescencia de los plasmoides de movimiento ascendente en la parte inferior de la cuerda de flujo se acompaña de ráfagas de radio decimétricas;
(vi) Rayos X/Radio QPPS (P = 10 s, 100 s) están asociados con la expulsión y la coalescencia de los plasmoides en la hoja de plasma/corriente.
Estos hallazgos mejoran nuestra comprensión del calentamiento por plasma y la aceleración cuasi periódica de electrones a través de la reconexión mediada por plasmoides en las hojas de corriente de destellos debajo de las cuerdas de flujo en erupción. La producción de electrones energéticos a través de la expulsión y la coalescencia de los plasmoides en la lámina de plasma tiene una amplia aplicabilidad para comprender la reconexión magnética rápida en las láminas de corriente solar, heliosférica y magnetosférica. La imagen directa de los plasmoides y los QPP asociados proporciona información clave sobre la reconexión magnética mediada por plasmoides y la aceleración de las partículas, lo que respalda los modelos teóricos de estos procesos durante las brotes solares. En el futuro, los eventos de destellos similares junto con las imágenes simultáneas de EUV, radio y rayos X duros producirán más información sobre los sitios de aceleración de electrones asociados con los plasmoides durante la reconexión magnética en las erupciones solares.
Basado en un artículo reciente por Pankaj Kumar, Judith T. Karpen y Joel T. Dahlin Pulsaciones cuasiperiódicas de rayos X/radio asociadas con plasmoides en hojas de corriente de bengala solar (2025), APJ, 980, 158. Doi: 10.3847/1538-4357/ADA293
Referencias
Karlický, M., Bárta M. 2011, A&A, 733, 107.
Kliem, B., Karlický, M. y Benz, A. ~ o. 2000, A&A, 360, 715.
Kliem, B., Linton, M. ~ G., Torok, T., et al. 2010, Soph, 266, 91.
Kumar, P. y Cho, K.-S. 2013, A&A, 557, A115.
Nakariakov, V. ~ m. & Melnikov, V. ~ f. 2009, SSR, 149, 119.
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