Análise de explosões solares em 45 e 90 ghz observadas por POEMAS com medidas de polarização
| Ano de defesa: | 2020 |
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Universidade Presbiteriana Mackenzie
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Resumo: | Solar flares, resulting from the activity of the Sun, are among the most energetic phenomena in the Solar System, and in the most extreme cases directly affect our highly technological society. In this work, we analyze solar flares detected at millimeter, centimeter, and X-ray wavelengths. Solar flares observed in these energy bands allow the diagnostics of accelerated electrons and magnetic field values where the radio emission is produced. To better understand the accelerated electrons and magnetic fields involved in the flares, two methods were explored. We report on the first use of polarization masurements of solar flares at millimetre wavelengths to investigate the configuration of the magnetic field and determine the population of accelerated electrons by studying the signatures of radio and hard X-ray spectra. To model the magnetic configuration, two solar flares were analyzed. These were observed by the POlarization Emission of the Millimeter Activity of the Sun system (POEMAS) telescopes. Additional spectral data at microwaves from 1 to 15 GHz were obtained from the Radio Solar Telescope Network (RSTN) and at high frequencies (212 and 405 GHz) by the Submillimetre Solar Telescope (SST). X-ray data from the Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) were used to characterize the morphology of the source, also the 335 Å images and magnetograms of active regions from the Solar Dynamic Observatory (SDO) were used to infer the magnetic loop geometry. The flux density and polarization spectra at radio wavelengths were fit using a model simulating the gyroemission in a 3D structure of a non-homogeneous magnetic loop. The second approach analyses the accelerated particles at different frequencies. For this, we investigated ten solar flares that occurred between 2011 and 2013, observed in radio from 5 to 212 GHz (RSTN, POEMAS, SST) and X-rays up to 300 keV and 1000 keV in one case (Rhessi and Fermi). The spectral index was calculated by fitting the Ramaty gyrosynchrotron emission model to the observed radio spectrum, while the hard X-ray spectra were fitted using a model of thermal plus nonthermal emission of accelerated electrons with a power-law distribution. Finally, the results of both indices were compared, yielding a harder radio index than that obtained in X-rays. Except for one event detected by Fermi up to 1 MeV that was studied in detail |
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http://lattes.cnpq.br/1041565102315246Silva, Douglas Félix daValio, Adriana Benetti Marqueshttp://lattes.cnpq.br/22562526608401322020-10-08T13:52:14Z2020-12-07T15:09:57Z2020-12-07T15:09:57Z2020-03-26Solar flares, resulting from the activity of the Sun, are among the most energetic phenomena in the Solar System, and in the most extreme cases directly affect our highly technological society. In this work, we analyze solar flares detected at millimeter, centimeter, and X-ray wavelengths. Solar flares observed in these energy bands allow the diagnostics of accelerated electrons and magnetic field values where the radio emission is produced. To better understand the accelerated electrons and magnetic fields involved in the flares, two methods were explored. We report on the first use of polarization masurements of solar flares at millimetre wavelengths to investigate the configuration of the magnetic field and determine the population of accelerated electrons by studying the signatures of radio and hard X-ray spectra. To model the magnetic configuration, two solar flares were analyzed. These were observed by the POlarization Emission of the Millimeter Activity of the Sun system (POEMAS) telescopes. Additional spectral data at microwaves from 1 to 15 GHz were obtained from the Radio Solar Telescope Network (RSTN) and at high frequencies (212 and 405 GHz) by the Submillimetre Solar Telescope (SST). X-ray data from the Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) were used to characterize the morphology of the source, also the 335 Å images and magnetograms of active regions from the Solar Dynamic Observatory (SDO) were used to infer the magnetic loop geometry. The flux density and polarization spectra at radio wavelengths were fit using a model simulating the gyroemission in a 3D structure of a non-homogeneous magnetic loop. The second approach analyses the accelerated particles at different frequencies. For this, we investigated ten solar flares that occurred between 2011 and 2013, observed in radio from 5 to 212 GHz (RSTN, POEMAS, SST) and X-rays up to 300 keV and 1000 keV in one case (Rhessi and Fermi). The spectral index was calculated by fitting the Ramaty gyrosynchrotron emission model to the observed radio spectrum, while the hard X-ray spectra were fitted using a model of thermal plus nonthermal emission of accelerated electrons with a power-law distribution. Finally, the results of both indices were compared, yielding a harder radio index than that obtained in X-rays. Except for one event detected by Fermi up to 1 MeV that was studied in detailExplosões solares, resultantes da atividade do Sol, estão entre os eventos mais energéticos do Sistema Solar e nos casos mais extremos afetam diretamente nossa sociedade altamente tecnológica. Neste trabalho, analisamos explosões solares detectadas nos comprimentos de onda milimétrica, centimétrica e em raios X. As explosões solares nestas faixas de energia permitem o diagnóstico dos elétrons acelerados e valores dos campos magnéticos onde a emissão rádio é produzida. Para auxiliar na compreensão dos elétrons acelerados e dos campos magnéticos envolvidos nas explosões foram explorados dois métodos. No primeiro método, as medidas da polarização da emissão milimétrica de explosões solares foram utilizadas para sondar a estrutura do campo magnético, enquanto que a segunda metodologia compara a emissão milimétrica e de raios X duros dos elétrons durante as explosões solares. No primeiro caso, duas explosões solares foram analisadas detalhadamente utilizando um modelo de um único arco magnético em 3D com distribuição isotrópica de elétrons energéticos. A geometria do campo magnético foi fixada a partir das observações do Imageador Espectroscópico Solar de alta energia, Reuven Ramaty (sigla em inglês RHESSI), e do Observatório Dinâmico Solar (sigla em inglês SDO). Para a polaridade e intensidade máxima do campo magnético do arco, o modelo utilizou imagens dos magnetogramas das regiões das explosões solares. Assim a única variável livre do arco magnético foi a intensidade ao longo do arco. Utilizando a teoria girosyncrotrônica, ajustamos o modelo tanto aos espectros de fluxo da explosão solar observados entre 3 a 212 GHz quanto ao grau de polarização em 45 e 90 GHz. Ambos eventos foram observados pelo sistema de telescópios de Polarização da Emissão Milimétrica da Atividade Solar (POEMAS) que observa em 45 e 90 GHz com medidas de polarização. Os dados em micro ondas de 1 -15 GHz foram obtidos da Rede de Rádio Telescópio Solar (sigla em inglês RSTN) e em altas frequências (212 e 405 GHz) pelo Telescópio Solar Submilimétrico (SST). O segundo método analisa as partículas aceleradas nas explosões solares em diferentes frequências. Foram investigadas dez explosões solares que ocorreram entre 2011 e 2013 observadas em rádio de 5 a 212 GHz (RSTN, POEMAS, SST) e em raio X até 300 keV, e 1000 keV para um único evento (RHESSI e Fermi). O índice espectral foi calculado pelo ajuste do modelo Ramaty de emissão girosíncrotron ao espectro rádio observado, enquanto que o espectro de raio X duro foi ajustado utilizando a emissão térmica mais a emissão não-térmica de elétrons acelerados com uma distribuição de lei de potência. Finalmente, os resultados de ambos os índices espectrais foram comparados, notando-se que o índice obtido do espectro rádio é mais duro do que aquele obtido do espectro de raio X. Exceto para um evento, com dados do Fermi até 1 MeV que foi analisado em detalheCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfSILVA, Douglas Félix da. Análise de explosões solares em 45 e 90 ghz observadas por POEMAS com medidas de polarização. 2020. 93 f. Tese (Ciências e Aplicações Geoespaciais) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2020.http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/26626solar flaresmagnetic loopspolarizationradio spectraX-raysporUniversidade Presbiteriana Mackenziehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessexplosões solaresarco magnéticopolarizaçãoespectro rádioraios XCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIASAnálise de explosões solares em 45 e 90 ghz observadas por POEMAS com medidas de polarizaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Digital do Mackenzieinstname:Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)instacron:MACKENZIECosta, Joaquim Eduardo Rezendehttp://lattes.cnpq.br/7275059047419031Silva, Jorge Fernando Vallehttp://lattes.cnpq.br/3350015577302962Simões, Paulo José de Aguiarhttp://lattes.cnpq.br/9281522944369099Szpigel, Sérgiohttp://lattes.cnpq.br/2578978663165124BrasilEscola de Engenharia Mackenzie (EE)UPMCiências e Aplicações GeoespaciaisORIGINALdoutorado_tese_douglas.pdfdoutorado_tese_douglas.pdfapplication/pdf7312167https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/f346048a-2868-4c07-8a5b-b2e6e5b425a6/download07e1e06769bd240289253cbde6235ac9MD51TEXTdoutorado_tese_douglas.pdf.txtdoutorado_tese_douglas.pdf.txtExtracted texttext/plain177263https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/e38aa3d7-0b40-4193-b0f6-6be171f1bd35/download660c77fbd7810bae84332e3662dc0140MD52THUMBNAILdoutorado_tese_douglas.pdf.jpgdoutorado_tese_douglas.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1195https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/50a1e20a-fcc2-4a1f-9a1e-49aac44150a2/download744cf9623506e2d73d71769d6ea0a8d0MD5310899/266262022-03-14 20:05:05.345http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Acesso Abertooai:dspace.mackenzie.br:10899/26626https://dspace.mackenzie.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.mackenzie.br/jspui/PRIhttps://adelpha-api.mackenzie.br/server/oai/repositorio@mackenzie.br||paola.damato@mackenzie.bropendoar:102772022-03-14T20:05:05Repositório Digital do Mackenzie - Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)false |
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Solar flares, resulting from the activity of the Sun, are among the most energetic phenomena in the Solar System, and in the most extreme cases directly affect our highly technological society. In this work, we analyze solar flares detected at millimeter, centimeter, and X-ray wavelengths. Solar flares observed in these energy bands allow the diagnostics of accelerated electrons and magnetic field values where the radio emission is produced. To better understand the accelerated electrons and magnetic fields involved in the flares, two methods were explored. We report on the first use of polarization masurements of solar flares at millimetre wavelengths to investigate the configuration of the magnetic field and determine the population of accelerated electrons by studying the signatures of radio and hard X-ray spectra. To model the magnetic configuration, two solar flares were analyzed. These were observed by the POlarization Emission of the Millimeter Activity of the Sun system (POEMAS) telescopes. Additional spectral data at microwaves from 1 to 15 GHz were obtained from the Radio Solar Telescope Network (RSTN) and at high frequencies (212 and 405 GHz) by the Submillimetre Solar Telescope (SST). X-ray data from the Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) were used to characterize the morphology of the source, also the 335 Å images and magnetograms of active regions from the Solar Dynamic Observatory (SDO) were used to infer the magnetic loop geometry. The flux density and polarization spectra at radio wavelengths were fit using a model simulating the gyroemission in a 3D structure of a non-homogeneous magnetic loop. The second approach analyses the accelerated particles at different frequencies. For this, we investigated ten solar flares that occurred between 2011 and 2013, observed in radio from 5 to 212 GHz (RSTN, POEMAS, SST) and X-rays up to 300 keV and 1000 keV in one case (Rhessi and Fermi). The spectral index was calculated by fitting the Ramaty gyrosynchrotron emission model to the observed radio spectrum, while the hard X-ray spectra were fitted using a model of thermal plus nonthermal emission of accelerated electrons with a power-law distribution. Finally, the results of both indices were compared, yielding a harder radio index than that obtained in X-rays. Except for one event detected by Fermi up to 1 MeV that was studied in detail |
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