Радиоизлучение вспышечно-активных звезд и диагностика корональной плазмы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.03.02, кандидат физико-математических наук Куприянова, Елена Геннадьевна

• Куприянова, Елена Геннадьевна
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Куприянова, Елена Геннадьевна

Введение.

Глава I Плазменный механизм генерации радиоизлучения звёзд.

§ 1.1 Механизмы радиоизлучения звёзд.

§ 1.2 Особенной и плазменного механизма радиоизлучения звёзд поздних сиекфальных классов.

1.2.1 Общие замечания.

1.2.2 Трансформация плазменных ноли в элекгромагнш

1.2.3 Результаты расчёюв.

1.2.4 Обсуждение результатов.

§1.3 Высоконаправленное радиоизлучение CU Vir.

1.3.1 CU Vir: общие сведения.

1.3.2 Модель электронною циклотронного мазера

1.3.3 Плазменный механизм радиоизлучения. Диа1 рамма направленности.

§1.4 Выводы.

Глава II Условия выхода радиоизлучения из звёздных корон .5G

§ 2.1 Проблема выхода радиоизлучения.

§2.2 Окна нрозрачнехли в звёздных коронах.GO

§ 2.3 Процессы перекачки волн но углу в зоны выхода.GG

§2.4 Обсуждение и выводы.G

Глава IIIДиагностика параметров корональной плазмы по пульсациям излучения звёздных вспышек.

§3.1 Введение.

§3.2 Радионульеации AD Leo.

3.2.1 Данные наблюдений.

3.2.2 Плазменный механизм.

3.2.3 Модель RLC-конгура

§3.3 Пульсации оптическою излучения EV Lac

3.3.1 Наблюдении и возможные ишернретции.

3.3.2 Колебания осесиммефичной магншной iрубки

3.3.3 Co6ci нениые моды корональных неiель.

3.3.4 Диагностика вспышечной плазмы.

3.3.5 Об исючнике он 1ическо1 о излучения

3.3.С Обсуждение результатов и выводы.

§3.4 Выводы.9G

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиоизлучение вспышечно-активных звезд и диагностика корональной плазмы»

Накопленные за последнее время данные наблюдений звё$д в оптическом, радио и решгеновском диапазонах указывают на то, чю звё$ды проявляют венышечную активность, во многом аналогичную солнечной. Вспышки зарегисфированы среди многих классов звё?д, в часпкхчи, на вспыхивающих звёздах спектральных классов dMe и (1Ке, в тесных двойных сжчемах типа RS CVii, Algol и W UMa, на магнитных химически пекулярных (МСР) Ар и Bp звёздах. Для моеiроения моделей звёздных вспышек активно используек-я меюд солнечно-звёздных аналогий |5]. С друюй сюроны, развитие моделей звёздных вспышек пошолжч обобщил» ионя1ие вспышечного процесса и тем самым приблизился к пониманию природы вспышек на Солнце.

Несмофя на схожееп> наблюдательных проявлений вспышечной активности Солнца и звёзд, между ними существует ряд отличий, обусловленных различными (мадиями их эволюционного развития. Так, например, красные карлики, характеризуют высоким фактором заполнения поверхнос1и звезды пятнами. МСР звёзды имеют юраздо более сильные фоюсферные магнитные поля. Таким образом, короны Э1их звё?д имеют юраздо более сильно развито (чруктуру магнипюю поля и, кроме тою, характеризую 1ся также более высокой 'ieMiiepaiypon. Потому природу излучения K0j)0H звёзд необходимо рассматривай, как самое ю-Я1ельную задачу.

Типичным элемешом магнитой сфуктуры короны, как на Солнце, так и иа вспышечно-активных звёздах, являйся корональная магншная арка (петля). Наблюдения Солнца с высоким просфанственным ргирешением при помощи космических аппараюв (SOHO, TRACE, КОРОНАС-Ф) показали, ччо солнечные вспышки во шикают в корональных арках. С арками '1акже сия зываюг процессы нагрева короны и ускорении наряженных часпщ. Поэюму в большинстве современных моделей вспышечнот энерювыделения иривлекаюк'я арочные магнишые (чруктуры.

В огличие ог Солнца, получить просфаисгвенно разрешённые изображения звёздных арок невозможно из-за сильной удалённое i и звёзд. По-ному при проведении диагиостки звёздных корональных арок обычно привлекают меюдики, включающие большое количество ней шестых Парамонов [55, 92], и результаты, полученные разными авюрами, замеь но раеходя!Ся.

Диесертция посвящена развитию меюдов диагноешки корональной плазмы на основе анализа особенноеiей вспышечною радио и опшче-скою излучения звёзд. Для исследования были выбраны три звезды: красные карлики AD Leo, EV Lac и МСР звезда CU Vir. Выбор таких обьекюв обусловлен их высокой венышечной активностью и достойным количеством наблюдений в радио, ошическом и ретюновском диапазонах.

Значшельный прогресс в развитии меюдов диагносчики иарамефов корональных жчель венышечно-активных звёзд и Солнца может бьпь дос I и гну г блаюдаря исследованию тонкой временной (чруктуры излучения звёздных вспышек. Наблюдения вспышечною излучения Солнца в широком диапазоне длин волн показывают, чю оно часю модул иру-ек-я квазипериодическим образом [33]. На звёздах, в силу специфики наблюдений, регипрация осцилляции вспышечною излучения явлжчея досчаючно редким еобьпием. Пои ому каждая зарегисфированная на звезде вспышка несёт в себе уникальную информацию о её ашосфере. Сравнивая наблюдения в разных обласчях спектра, мы получаем более полную картину процессов, происходящих в атмосферах звёзд от фою-сферы до короны и звёздного ветра.

Выяснение природы пульсаций явлжчея в наеюящее время нредмечом мноючисленных исследований. В свяш с проблемами происхождении вспышек и нагрева короны вошикло и ишенсивно разрабашваек'я новое направление асчрофизики, названное корональной сейсмологией. Анализ осцилляции корональных неiель даё1 важную информацию о фичических условиях в обласш всиышечиого энерговыделения [84].

Пульсации радио и решгеновского излучения Солнца в ряде моделей считаю! следетием возбуждения магни'югидродинамических (МГД) колебаний корональных магнитных арок. Bacinan и др. |37] предложили модель, где пульсации радиоизлучения звезд1>1 AD Leo интерире тирую i-ся быстрыми магииюзвуковыми (БМЗ) осциллмциями магнитной iрубки. Однако, на основе БМЗ-колебаний сложно обьяснигь (высокую добро шость пульсаций, рассматриваемых в [37].

Основной проблемой иосчроения адекватных '1еоре1ических моделей звёздных вспышек явлжмся недос1агюк ин(|юрмации о значениях пара-Mei ров вспышечной плазмы (нлогнос1и, температуры, магншною ноля). Поэюму необходима разработка новых меюдов диагносшки нсиы-шек, основанных на анализе тонкой (чруктуры излучения звёзд и сопо-(чавлении наблюда1ельных данных, полученных в различных волновых диапазонах.

Особую ценноеп» имеют наблюдения в радиодиапазоне, поскольку механизмы 1енерации радиоизлучения чрешычайно чувствительны к значениям параметров корональной плазмы (илогносчи, магии тою поля) и энергичных элек фонов. Вепышечное радиоизлучение звёзд часю ха-рак1еризуек'я высокими яркости ыми темпера1урами Ть > 10ы К, бы-Baei полносчыо поляризовано и обладает развитой тонкой (чруктурой (внезапные поглощения, пульсации, спайк-всилески). Такие особенносш солнечного радиоизлучения обычно интерпретируюк-я на основе koic-решных мазерных механизмов, таких как плазменный механизм и механизм элекфонною циклофонного мазера (ЭЦМ).

Плазменный механизм генерации радиоизлучения корональных арок включает в себя два эшт. На первом — в условиях конусной неусчойчивоеш, (формирующейся и короиальной арке, предсчавляющей собой магии тую ловушку для энергичных элек фонов, происходит генерация плазменных воли (ленгмюровских или волн верхнею гибридного резонанса). На в юром этпе плазменные волны трансформирую 1ся в элек-ipo\iai нитные волны радиодиапазона.

Плазменный механизм предоспшляет возможное! ь диапкхчики солнечной короиальной плазмы, ударных волн и иоюков энергичных чаепщ в короне но скорости и направлению частотною дрейфа, наблюдающегося, например, во время солнечных всплесков II, III и но тонкой cipyKiype всплесков IV и V шюв.

Плазменный механизм радиоизлучения на звёздах обладает рядом особенности. Так в работе Абада-Симон и др. [30] отмечалось, чю эффект ивносчь плазменного механизма на красных карликах на несколько порядков выше, чем на Солнце, чю требует своею обоснования.

Наличие магнишых нолей на МСР звёздах и красных карликах, ю-раздо более сильных, чем на Солнце, не позволяет пользоваться приближением изофопной плазмы. Поэюму реализация плазменного механи з-ма в условиях звёздных корон с учёюм магнитною поля также требусч специального рассмотрения.

В ряде случаев радиоизлучение звёзд харакюризуется узкой диаграммой направленное!и и высокой еюпеныо поляризации. Данные особенное i и трудно обьясншь в рамках плазменного механизма, имеющею в случае изофопной плазмы широкую диаграмму направленности радиоизлучения. Однако, как известно из теории всплесков солнечного радиоизлучения III типа [9, 43], регулярная рефракция радиоволн в короне сущеепзенно влияет на форму диаграммы направленности. До сих нор влияние рефракции радиоизлучения, юнерируемою плазменным механизмом, на диаграмму направленности в коронах звё зд не исследовалась.

В отличие от плазменного механизма, механизм ЭЦМ обеспечивав узконаправленное радиоизлучение есчеспзенным образом. Более того, ЭЦМ на первый взгляд предепизляеюя более эффективным, поскольку обеспечивает непоередс!венное усиленно элокчроматишых волн. Однако, как показали Сюпанов и др. [110], радиоизлучение ЭЦМ иеиыш-ваег сильное поглощение'iсиловой корональной плазмой на ырмоииках элокчронной цикло1ронной чаеюш, чю значиюльно снижает уровень выходящего радиоизлучения.

Проблема выхода радиоизлучения из корон Солнца и звёзд рассматривает в лиюратуре, но результаты разных авюров оказываюк'я противоречивыми. Так, например, в рабою Влахоса и др. [114], в отличие от [110], получено широкое «окно выхода» необыкновенных элокчромаг-ИП1НЫХ волн поперёк магнитною поля.

TeMiiepaiypa корональной плазмы может влияп» на выход радиои з-лучения из короны. Кроме чого, имоклся указания на чо, ччо процессы рассеяния радиои злучения на чепловых ионах корональной плазмы и мелкомасипабной плазменной чурбулешнос1И способеп$уюг выходу радиоизлучения из корон звёзд [110, 15]. По детльного исследования условий и процессов, обеспечивающих выход радиоизлучения из корон звёзд, не проводилось.

Цели работы

1. Провес!и анали з эффективности радиоизлучения, генерируемою плазменным механизмом, в коронах вспышечно-активных звёзд для широкою диапазона парамефов плазмы и энергии сверх!силовых элек-чронов.

2. Исследовать причины, способе 1вующие формированию узкой диаграммы направленности радиоизлучения, iоперируемою плазменным механизмом. PaccMOipen, случаи изо1ропной и замагничеиной плазмы.

3. Обьяснип. особенносп! радиоизлучения МСР звезды CU Virginis, наблюдавшейся 2, 6 и 11 июня 1998 года на VLA, в часпюет, узкую диаграмму направленное! и, высокую яркое тую ю.мперачуру и еюнроцентую поляризацию.

4. Исследовать возможные механизмы, способешующие выходу радио-и {лучения из короны звезды. Выясншь, как влияет 'icMiiepaiypa корональной плазмы на выход радиоизлучения из короны зве 5ды.

5. Дать ишерпреищию высокодоброгных пульсаций радиоизлучения вспышки AD Leo, наблюдавшихся 4 ноября 1987 г. на 305 м радиотелескопе в Аресибо, и осцилляции ошическою излучения звезды EV Lac, зарегистрированных 11 сентября 1998г. На основе предложенных моделей определить нарамефы вспышечной плазмы.

Научная и практическая значимость работы

Развитие моделей звёздных вспышек позволяет лучше понять природу вспышечных процессов на Солнце. Известно, чю вспышки, как наиболее мощные процессы в атмосфере Солнца, сопровождаемые и {лучением в различных волновых диапазонах и выбросом в межпланешое космическое npocipanciво энергичных частиц, во многом определяют сосюя-ние околоземною космического просфанства. Изменения юомагшшюю поля вследсчвие вспышек также влияют на многие процессы, происходящие на Земле. Полому исследование физических условий и процессов при вспышках на звёздах нредсчавляет интерес не только для асчрофи-зики, но и для решения ряда прикладных задач.

Тем не менее, природа и механизмы солнечных и звёздных вспышек остюк'я невыясненными. Трудности, возникающие при поефоении тео-ре1ических моделей вспышек и меюдов их прогноза, в значиюльной счепени обусловлены недосчатком знаний об основных параметрах вспышечной плазмы.

Ценный маюриал для диагностики вспышечной плазмы может бьпь получен на основе построения адекватных моделей особенносн'й радиоизлучения звёзд и пульсаций излучения в различных диапазонах длин волн.

Научная новизна

В исследованиях, преде пшленных в диесермционной рабене, привлекаюiся моIоды радиоастрономии, физики плазмы, корональной сейсмологии, использую 1ся солнечно-звёздные аналогии.

Новизна рабош заключаемся также в создании меюдов диагноспжи парамсмров звёздных вспышек по оеобенносчям излучения звёзд в радио и ошическом диапазонах. В диееертционной рабою, в ча(чносик

1. Усовершенспюваны меюды диагнос1ики корональной плазмы по данным наблюдений осцилляций излучения звёзд в оптическом и радио диапазонах. В ошическом диапазоне подобные меюды позволили ио добропюсчи, периоду и глубине модуляции пульсаций и з-лучения нолучип» оценки iuiornociи и темнерагуры плазмы и маг-ншного поля; в радиодиапазоне — оценить илотосп» плазмы, магнитное поле, величину электрическою тока во всиышечной арке, а также энергию вспышки;

2. Предложен плазменный механизм генерации радиоизлучения МСР звезды CU Vir, исходя из основных наблюдательных особенное!ей её всиышечною радиоизлучения;

3. Впервые исследовано влияние рефракции на диаграмму направленности радиоизлучения, генерируемою плазменным механизмом, в коронах звё зд, ч i о позволило об ьясни i ь узконаправленнос i ь всплесков радиоизлучения CU Vir.

4. Показано, чю большая эффективное!ь плазменного механизма на красных карликах, но сравнению с Солнцем, связана с увеличением длины конверсии плазменных волн в радиоизлучение и уменьшением оптической юлщины сюлкновшельною поглощения радиоволн в юрячей плазме корон звёзд.

5. Исследовано цикло1ронное поглощение радиоизлучения в коронах звёзд для широкою ишервала парамефов корональной плазмы.

G. Проведён сравни юльный анализ чффекпшноеги процессов раееея-иия элек1ромагшиных волн на тепловых ионах и мелкомасппабной плазменной турбулентноеiи, способетующих выходу радиоизлучения из горячей плазмы корон звёзд.

На защиту выносятся следующие резулыапл:

1. Анализ эффекшвиости радиоизлучения, iоперируемою плазменным механизмом, показал, чю в юрнчих (Т > 107 К) коронах вспышечно-активных звёзд плазменный механизм на 2-3 порядка более4 эффективен, чем в короне Солнца. Эю связано с увеличением длины конверсии плазменных волн в радиоизлучение и снижением ошической толщины столкновительною поглощения в звёздных коронах.

2. Регулярная рефракция в короле звезды приводит к формированию узкой диаграммы направленности радиоизлучения, i оперируемою плазменным механизмом, что позволяет на ею основе инюрпре-тировап» интенсивное узконаправленное полносп.ю поляризованное радиоизлучение МСР звезды CU Vir.

3. Сравни юльный анализ механизмов рассеяния радиоизлучения на тепловых ионах и мелкомасштабной турбулентности в корональной плазме, обеспечивающих выход радиоизлучения из короны звезды, показал, чю наиболее эффективным являек-я рассеяние радиоизлучения на ионно-звуковых волнах.

А. Меюд, основанный на модели корональной арки как эквивалешно-ю элекфичеекого контура и плазменной) механизма радиоизлучения, позволил uponeciи диагностику плотоети плазмы, магнитною поля, величиш.1 электрического тока, текущего в корональной арке, а также оценип> энергию вспышки на звезде AD Leo.

5. Модифицирован меюд диагностики температуры, концентрации и магии тою поля вспышечной плазмы но глубине модуляции, добро ihocih и периоду пульсаций оптческого излучения, вызванных радиальными колебаниями магнитой арки. На его основе проведена диагноешка плазмы в короне звезды EV Lac.

Содержание работы

Основное содержание диссеркщионной работы опубликовано в работах [Г 10*]. 1

Во Введении обосновываемся актуальность и научная новизна диссеркщионной рабопл. Приводятся краткое содержание рабош и основные положения, выносимые на защиту.

В Главе I «Плазменный механизм юнерации радиоизлучения звёзд» исследуе1ся плазменный механизм для случаев изотропной и намагниченной плазмы звёздных корон.

В §1.1 приведён обзор основных механизмов генерации радиоизлучения.

В §1.2 на основе солнечно-звёздных аналогий в приближении изепрои-ной плазмы анализируемся э(})фективносгь плазменного механизма генерации радиоизлучения из корональных арок красных карликовых звёзд с различными значениями плотосги, темиера1уры плазмы и энергии бькчрых электронов. Для сравнения рассмотрены плазменный механи зм радиоизлучения из корональных арок на Солнце и в тесной двойной си-ечеме.

Корональные магнитные арки предемавляюг собой ловушки для энергичных (сверхтепловых) электронов. Захваченные электроны формируют анизофоиное распределение по скорое 1ям типа «конуса noiepb». чю приводит к неуепойчивос1Ям плазменных и электромагнитных волн. Наи-бе)лыиим инкрементом обладают ленгмюровские волны с чаечоюй вблизи плазменной часкиы элек1ронов ир. Наибольший вклад в радиоизлучение дают первые две гармоники плазменной чаенны. При эюм радиоизлучение основною юна (и ss шр) возникает при рэлеевском рассеянии

Основные iijfniiK.mnii автора по кме диссертационной работм приведены после списка цити-pjoMofi литераторы В тскстс дисартации ссылки на рабопл с j частисм автора огмеченп шачком после номера работы ленгмюровских нолн на ионах тепловой плазмы. Радиоизлучение в юрой ырмоиики (о> аз 2шр) юнерируеюя при комбинационном раеееянии (слиянии) плазменных ноли. Из закона сохранения энергии и дисперсионных cooi ношений ленгмюровских и электромагншных волн выводи мя выражение для размера области нелинейного взаимодейсчвия волн. Ренте юя уравнение переноса радиоизлучения основного тона и в юрой гармоники плазменной часкны вэюй области сучёюм соб(чвенного излучения плазмы, поглощения за счёт сюлкновиюльных процессов и поглощения, вызванного нелинейным взаимодействием волн [1*, 3*]. Для коэффициентов излучения и поглощения радиоизлучения основного тона использованы выражения, полученные Зайцевым и Степановым в рабою |123]. Соошчствующие коэффициент для вюрой гармоники взяты из монографии Железнякова [8].

При расчёю диаграммы радиоизлучения, генерируемою плазменным механизмом, приближение изофопной плазмы (чаповитея неадекватым, особенно на МСР звёздах, где магнитные поля достючно сильные. В случае замагниченной плазмы наибольшим инкремешом обладаюi волны верхнею i ибридного резонанса с чаеююй иун — sj^'f, + W — гирочасю1а электронов. В §1.3 производи 1ся расчёт диаграммы радиоизлучения основного тона вблизи часюш шип- Исследуюп'я основные факторы, (формирующие узкую диаграмму плазменно1 о радиоизлучения основною тона: (а) влияние внешнего магнитою поля, (б) высокий уровень турбулентной и плазменных волн, когда индуцированное рассеяние преобладает над еиошанным (мазер-эффект), (в) влияние регулярной рефракции на диаграмму радиоизлучения основного тона при прохождении радиоволн через корону. При расчёю рефракции для иллюе фации рассматриваема приближение сферически симметричной короны. Для инктрирования уравнения траектории луча в полярных координашх ис-пользуеюя закон Декарга-Снеллиуса и модельное распределение iijioi-но(чи плазмы в короне [2*, 4*].

На основе резулыатов, полученных в §1.2 и §1.3, предепшлена ишерпрсмация узконаправленного, нолноспж) поляризованного вспышечною радиоизлучения МСР звезды CU Vir, наблюдавшеюся 2, G и 11 июня 1998 юда на VLA на час-ioie 1.4 ГГц [4*].

В Главе II «Условия выхода радиоизлучения из звёздных корон» в §2.1 приведён обзор рабог, в коюрых иееледуек'я проблема выхода из корон звёзд и Солнца радиоизлучения, юнерируемою механизмом ЭЦМ Проблема заключаемся в том, чю ЭЦМ генери1)уег нреимуще-спзенно необыкновенные электромагншные волны поперёк магншною ноля. При эюм, как показали Скчтнов и др. [110], необыкновенные волны целиком поглощаю 1ся тепловой плазмой на гармониках гирочаенны SjJc, где s = 2,3,. — номер гармоники.

В §2.2 для широкого шпервала значений температуры и плопюсчи плазмы проведён расчёт ошической толщины процесса циклофоиною поглощения тепловой плазмой обыкновенных и необыкновенных волн, юнерируемых механизмом ЭЦМ, в зависимос1и от угла между волновым век юром электромагнитной волны и магнитным нолем [10*].

В §2.3 предекшлен сравнительный анализ эффектhbhociи процессов рассеяния электромагнитных волн на тепловых ионах и мелкомасниаб-ной плазменной турбулентности, способепзующих выходу радиоизлучения из юрячей плазмы корон звёзд [10*].

Заключение диссертации по теме «Астрофизика, радиоастрономия», Куприянова, Елена Геннадьевна

§3.4 Выводы

Предложена ишерпретция излучения, а также проведена диагностика корональной вспышечной плазмы но параметрам пульсаций излучения красных карликовых звёзд AD Leo и EV Lac.

В §3.2 предложена модель корональной магнишой арки, преде твлен-ной в виде эквивалентного электрического (RLC-) кош ура [?[, согласно ко юрой осцилляции радиоизлучения связываются с вариациями электричесюю iока, текущем о вдоль магнитных силовых линии короиальной арки. По оценкам яркосшой темпера!уры, с использованием факт полной крутвой поляризации радиоизлучения, на основе плазменного механизма получены оценки парамефов вепышечпой плазмы в короне AD Leo (плотность, TOMiiepaiypa). По периоду и доброihocih осцилляции оценены величина электрического тока, текущего в арке, а также энергия, запасённая в арке, и энергия, выделившаяся при вспышке.

В §3.3 предложена меюдика диагноешки плотное!и, темпера1уры и магнитного поля короиальной плазмы по пульсациям оптическою излучения на примере вспышки оптическою излучения на звезде EV Lac. Меюдика основана на представлениях о радиальных бысчрых магнию-звуковых (БМЗ) колебаниях корональиых неiель. Показано, чю БМЗ колебания короиальной арки лучше всего модулируют плошосчь плазмы и напряжённость магнитною ноля. Основной вклад в затухание БМЗ колебаний вносит ионная вязкоеп» и электронная теплопроводное!ь. По-эюму для оценки добро гное i и колебаний используеюн суммарный декремент, включающий эти два фактора. Ошическое излучение EV Lac обьяснясчея дейсчвием тормозного механизма, а источник эюю излучения расположен в основаниях арки. Модель Маллена [81], предполагающая, чю излучение выходит из короиальной части петли, не оправды-ваеюя, поскольку в этом случае значение плазменною парамечра Р (01-ношение газового давления к давлению магнишою ноля) близко к единице, а корональные петли с большими значениями парамечра р крайне неусчойчивы по ошошению к желобковым возмущениям.

Заключение

Сформулируем основные резулыаты рабоп.1 по каждой из трёх глав в соответствии с поставленными задачами:

1. Показано, чю большая, но сравнению с Солнцем, -эффективносп» плазменного механизма на красных карликах, отмеченная в работе Абада-Симон и др. [30], связана с увеличением длины конверсии плазменных волн в электромагнитные и уменьшением оптической толщины сюлкновительною поглощения радиоволн в горячей плазме корон звёзд. Кроме того, уменьшение фазового обьёма плазменных волн приводит к poeiy интенсивности радиоизлучения в юрой гармоники. Плазменный механизм обьясняег интенсивное радиои з-лучение звёзд с яркосгной темперагурой (7\ > 1011 К)

2. Проанализированы механизмы, способствующие формированию узкой диаграммы плазменного радиоизлучения: (а) влияние внешнею магнитного поля, (б) высокий уровень турбулентноеiи плазменных волн, когда индуцированное рассеяние плазменных волн на ионах тепловой плазмы преобладает над спонтанным (мазер-эффект), (в) влияние регулярной рефракции на диаграмму радиои злучения основною тона в короне звезды. Показано, что регулярная рефракция наиболее эффективно сужает диаграмму. Плазменный механи зм обьясняег высокую яркостную температуру, Ть > 1011 К, стопроцентную поляризацию в виде обыкновенной волны и узкую диаграмму направленное г и (< 5°) всплесков радиоизлучения CU Vir, наблюдавшихся 2, 6 и 11 июня 1998 года на VLA на частоте 1.4 ГГц.

3. Рассчитаны «окна выхода» обыкновенной и необыкновенной )лек-тромагнигных воли из корон звёзд для широкого инюрвала значений температуры и iuioihooih плазмы. Показано, чю не сущее п$у-ег «окна выхода» необыкновенной волны поперёк магшпного поля. Установлено, чю «холодная» (Т < 10° К) корональная плазма уменьшает оптическую толщину процесса циклотронного поглощения радиоволн тепловой плазмой и увеличивает «окна выхода» радиоволн вдоль магнитного ноля. Проведённый сравнительный анализ механизмов рассеяния радиоизлучения на тепловых ионах и мелкомасштабной турбулентности в корональной плазме, обеспечивающих выход радиоизлучения из короны звезды, показал, чю наиболее эффективным является рассеяние радиоизлучения на ионно-звуковых волнах.

4. На основе модели корональной арки — эквивалентною электрического контура и плазменного механизма радиоизлучения, найдены значения концентрации плазмы тг « 2.4 х Ю10 см-3, магшпною ноля В « 160 Гс, величины электрическою тока / « 1012 А, текущею в корональной арке, а также оценена энергия, запасенной в арке, W « 102G Дж, и энергия Wji ~ 1025 Дж, высвободившаяся при вспышке радиоизлучения на звезде AD Leo.

5. Предложен метод диагностики температуры, концентрации и магнит ною поля вспышечной плазмы по глубине модуляции, добротности и периоду пульсаций оптического излучения, вызванных радиальными колебаниями магнитной арки. На основе предложенною меюда получены оценки температуры Т « 3.7 х 107 К, магнитного поля В « 320 Гс и концентрации часмиц п & 1.6 х 1011 см-3 в области вспышечпого энерговыделения на звезде EV Lac.

Ан юр выражаем искреннюю признательное!ь своему научному руководителю Александру Владимировичу Сюианову за постновку задач и внимание к рабою, а чакже еоавюрам Зайцеву Валерию Васильевичу, Копыловой Юлии Геннадьевне и Цапу Юрию Теодоровичу за плодопюр-ное со1рудниче(мво.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Куприянова, Елена Геннадьевна, 2006 год

1. Алексеев И.Ю. Вращательная модуляция блеека и запншённосп, красных карликовых звёзд DK Leo, AD Leo и GT Peg // Acipon. жури. 1998. Т. 75. № 5. С. 73G-741.

2. Алексеев И.Ю., Бондарь Н.И. Запягнёниосгь V775 Her, V833 Таи и YZ CMi по результатам мноюлетих фоюмофических наблюдений // Acipon. журн. 1998. Т. 75. № 5. С. 742-749.

3. Алъвеп X. Космическая плазма. М.: Мир. 1983.

4. Брагинский С.И. Вопросы теории плазмы. 1963. Т 1.

5. Гчршберг Р.Е. Активность солнечного типа звёзд Главной Последо-ваюлыккчи. Одесса: «Асфоиринт». 2002.

6. Гинзбург В.Д., Железняков В.В., Зайцев В.В. KoiepeniHbie механизмы радиоизлучения и магнитые модели пульсаров // Успехи физических наук. 1969. Т. 98. № 2. С. 201-236.

7. Гринин В.П., Лоскутов В.М., Соболев В.В. // Acipon. журн. 1993. Т. 70. С. 350

8. Железняков В.В. Излучение в асфофизической плазме. М.: «Янус-К». 1997.

9. Железняков В.В., Зайцев В.В. К теории всплесков солнечною излучения III типа // Ас фон. журн. 1970. Т. 47. С. 308 321.

10. Зайцев В.В. К вопросу о стбилизации пучковой неуеюйчивосш // Извеснш ВУЗ. Радиофизика. 1970. Т. 13. С. 1016-1021

11. Зайцев В.В., Степанов А.В. О происхождении пульсации жесткою рентгеновского излучения солнечных вспышек // Письма в Acipon. журн. 1982. Т. 8. С. 248.

12. Зайцев В.В., Степанов Л.В. Elementary flare bursts and eruptive plasma diagnostics // Письма в Астрон. журн. 1989. Т. 15, С. 154 1G0.

13. Зайцев В.В., Кисляков А.Г., Степанов А.В., Урпо С., Шкелёв Низкочастотные пульсации корональных магнишых шмель // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2001. Т. 44. N° 1-2. С. 38 55.

14. Зайцев В.В., Киеляков А.Г., Степанов А.В., Клим В, Фюрап Е. Пульсирующее микроволоновое излучение звезды AD Leo // Письма в acipon. журн. 2004. Т. 30. Xе 5. С. 3G2-3G7.

15. Каплан С.А., Цытович В.Н. Плазменная астрофизика, М.: Наука. 1972.

16. Кацова АО/. Докторская диссертация, Москва, МГУ, ГАИШ. 1999.

17. Копылова К).Г., Степанов А.В., Цап К).Т. Радиальные колебания корональных магнишых петель и микроволновое излучение солнечных вспышек // Письма в АЖ. 2002. Т. 28. С. 870-879.

18. Прист Э.Р. Солнечная магнитная гидродинамика. М: Мир. 1985.

19. Пустилышк Л.А., Дель Рио X. Возможные проявления аномальною рассеяния на нлазмонах в радиоизлучении солнечных вспышек // Ас 1 рои. журн., 198G. Т. 63. С 155 161.

20. Степанов А.В. Об интенсивное!и радиоизлучения из фроша бес-(чолкновительной ударной волны // Изв. ВУЗов. Радиофишка. 1970. Т. 13. С. 1312-1349.

21. Степанов А.В. О механизме i операции солнечных радиовеплесков IV типа // Acipon. жури. 1973. Т. 50. С. 1243-1253.

22. Степанов А.В. Электромагнитная конусная неусюйчивосп» и радиоизлучение IV типа // Письма в Аегрон. журн. 1978. Т. 4. С. 193 196.

23. Флейшман Г.Д., Мельников В.Ф. Солнечные миллиеекундпые радиоспайки // Успехи физ. наук. 1998. Т. 1G8. С. 12G5-1301.

24. Цап Ю.Т., Копылова Ю.Г. // Письма в Acipon. журн. 2001. Т. 27. С. 859.

25. Abada-Simon М., Lecacheux A., Louarn P., Bulk С.A., Belkoia L., Bookbinder■ J.A. High sensitivity dynamic spectral search for flare star radio bursts 11 Astron. k Astrophys. 1994. V. 288. P. 219-230.

26. Abada-Simon M., Lecacheux A., Louarn P., Bulk G.A., Belkoia L., Bookbinder J.A. Comparison of efficiencies of a UV Ceti-type flare star, solar, and planetary radio emission mechanisms // ASP Conf. Ser. 1991. V. 64. P. 339-341.

27. Alfven H, Carlqinst P. Currents in the solar atmosphere and a theory of solar flares // Solar Pliys. 1967. V. 1, P. 220-228.

28. Andrews A.D. Investigation of miero-flaring and secular and quasi-periodic variations in dMe flare stars. Ill — Micro-variability of AT MIC following a stellar flare // Astron. к Astrophys. 1990. V. 227. P. 45G-4G1.

29. Aschwanden M. ,/. Theory of radio pulsations in coronal loops // Solar Phys. 1987. V. 111. № 1. P. 113-136.

30. Aschwanden M. J., Fletcher L., Schrijvcr C. J. et al. Coronal loop oscillations observed with the Transition Region and Coronal Explorer // Astrophys. J. 1999. V. 520. .V» 2. P. 880-891

31. Abchwanden M.J. Review of coronal oscillations — an observers view // NATO Advanced Research Workshops, NATO Sri. Ser. II (Ed. R. von Fay Siebenburgen, K. Petrovy, B. Roberts, and M.J. Aschwanden, Dordrecht: Kluwer Aeadeni.Publ. 2003. p. 22-43.

32. Aschwanden M. J., Benz .А.О // Astrophys. J. 1987

33. Bastian T.S. , Bookbinder J., Bulk G.A., Davis M. Dynamic spectia of radio bursts from flare stars // Astrophys. J. 1990. V. 353. P. 265 273.

34. Bvllan P.M. Alfven 'resonance' reconsidered: Exact equations for wave propagation across a cold inhomogeneous plasma // Phys. Plasma. 1991. V. 1. P. 3523 .

35. Benz A.O., Conway J.E., Giidel M. First VLBI images of a main-sequence star // Astron. к Astrophys. 1998. V. 331, P. 596 600.

36. Bespalov P.A., Zaitsev V.V., Stcpanov A. V. Consequences of strong pitch-angle diffusion of particles in solar flares // Astiophys. J. 1991. V. 374, P. 369-373.

37. Boira E.F. and Landstreet J.D. The magnetic fields of the AP stais // Astrophys. J. Supp. Ser. 1980. V. 42. P. 421 445.

38. Bray II.J. et al. Plasma loops in the solar corona // Cambridge Univ. Press. 1991.

39. Caroubalos. C., Poquerusse M., St ember у J.L. The directivity of type lil bursts 11 Astro», к Astrophys 1974. V. 32. P. 255-267.

40. Chen Q.R., Diny M.D. On the Relationship between the Continuum Enhancement and Hard X-Ray Emission in a White-Light Flare // Astrophys. J. 2005. V. G18. P. 537-542.

41. Chiu Y.T. Theory of Solar Radio Pulsation // Solar Phys. 1970. V. 13. P. 420 443.

42. Dulk G.A. Radio emission from the sun and stars // Ann Rev. Astron. к Astrophys. 1985. V. 23. P. 169 224.

43. Drake S.A., Abbott D.C., Bastian T.S., Bieyiny J.H., Churehwell E., Dulk G., and Liribky J.L. The discovery of nonthermal radio emission from magnetic Bp-Ap stars // Astrophys. ,J. 1987. V. 322. P. 902 908.

44. Fany C., Diny M.D. On the spectral characteristics and atmospheric models of two types of white-light flares. // Astron. к Astrophys Suppl. Ser. 1995. V. 110. P. 99.

45. Fleishman G.D., Stepanov A.V., Yurovsky Yu.F. Microwave burst of November 17, 1991: Evidence for fragmented particle injection into a coronal loop // Space Sri. Rev. 1994. V. 68. P. 205-210.

46. Ginzbury V.L., Zhelezmakov V.V., and Zaitsev V.V. Magnetic Models of Pulsars I/ Nature. 1968. V. 222. P. 355-356.

47. Giidel M, Benz A.O., Bastian T.S., Fiirst E., Simnett G.M. Davis R.J. Broadband spectral observation of a dMe star radio flare // Astron. к Astrophys. 1989. V. 220. P. L5-L8.

48. Goossens M., de Groof A., Amines J. // Proc. of the SOLMAG: Magnetic Coupling of the Solar Atmosphere Euroconference and IAU

49. Coll. N 188 (Ed.H. Sawaya-Lacoste, Noordwijk: ESA Publication Division), ESA SP-505. 2002. P. 137.

50. Hawley S.L., Fisher G.H., Simon T. et al. Simultaneous Extreme-Ultraviolet Explorer and Optical Observations of AD Leonis: Evidence4 for Large Coronal Loops and the Neupert Effect in Stellar Flares //Astrophys. J. 1995. V. 453. P 4G4-479.

51. Henoux J.C., Somov B.V. Generetion and structure of the» electric currents in a flaring activity complex j I Abtron. к Astrophys. 1987. V. 185. P. 30G 314.

52. Hewitt R.G., Melrose D.B., Dulk G.A. Cyclotron maser emission of auroral Z mode radiation // Л. Geophys Res. 1983. V. 88. P. 1006510071.

53. GO. Hollweg J. V. Resonances of coronal loops //Astrophys. ,1. 1981. V. 277. P. 392 403.

54. Holman G.D. An interpretation of solar flare microwave spikes as gyrosinerotron masoring //IAU Symp. Kundu M.R. and Gergely Т.Е. (eds.). Radio physics of the Sun. 1980. P. 457-459.

55. Ionson J. A. Resonant electrodynamie heating of stellar coronal loops — an LRC eirqnit analog //Astrophys. Л. 1982. V. 251. P. 318-331.

56. Ioribon J. A unified theory of electrodynamie coupling in coronal magnetic loops The coronal heating problem //Astrophys. ,J. 1984. V. 276. P. 357-368.

57. Ipatov A. V., Stepanov A. V. Radio-wave diagnostics of interstellar flares in binary systems // Vistas in Astronomy. 1997. V. 41. P. 203 206.

58. Khodachcnko M.L., Zaitsev V. V. Modelling energetic processes in solar active regions taking account of interaction between magnetic loops // Astronomy Reports. 1998. V. 42. P.265-274.

59. Khmchuk J.A., Lemen J.R., Tsuneta S., Uchida Y. Thickness variations along coronal loops observed by the soft X-iay teleskope on YOHKOH //Publ. Astron. Soc. Japan. 1992 V. 44. P. L181 L185.

60. Leake J.E., Aiber T.D., Khodachcnko M.L. Collisional dissipation of Alfven waves in a partially ionised solar chromosphere // Astron. к Astrophys 2005. V. 442. P. 1091-1098.

61. Leone F. and Umana G. Periodic radio emission from the helium strong stars HD 37017 and Sigma ORI E // Astron. к Astrophys. 1993. V. 268. P. 667-670.

62. Leone F, Tngriw C., and Umana G. Radio Emission from Magnetic Chemically Peculiar Stars Results of the 1992 VLA Survey //Astron. & Astrophys. 1991. V. 283. P. 908-910.

63. Leone F., Umana G., and Trigilio C. The radio spectrum of magnetic chemically peculiar stars. // Astron. & Astrophys. 1996. V. 310. P. 271 -276.

64. Lin sky J.L., Diakc S.A., Bastian T.S. Radio emission from chemically peculiar stars //Astrophys. ,J. 1992. V. 393. P. 311-356.

65. Mathioudaeis M., Sciradakis J.II., Williams D.R. et al. White-light oscillations during a flaro on II Peg //Astron. к Astrophys. 2003. V. 403, P. 1101-1104.

66. Matthews S.A., van Driel-Gesztelyi L., Hudson H.S., Nitta N. V. A catalogue of white-light flares observed by Yohkoh //Astron. к Astrophys. 2003. V. 409. P. 1107-1125.

67. Meho.sc D.D. Nonthermal Phenomena in Stellar Coionae: Theory (Invited review) // Leet. Not. Phys. 1987. V. 291. P. 83.

68. Melio;se D.D. Cyclotron masers and solar spike bursts // Space Science Rev. 1994. V. 68. P. 159-170.

69. Melrose D.D. Coherent Emission in Astrophysics: A Critique // Astrophys. к Space Sei. 1999. V. 264. P. 391-400. (? нег ссылок?)

70. Meliose D.B., Dulk G.A. Electron-cyclotron masers as the source of certain solar and stellar radio bursts // Astrophys. ,1. 1982. V. 259. P. 814-858.

71. Metealf Т.Н., Alexander D., Hudson H.S, Lonycope D.W. TRACE and Yohkoh Observations of a White-Light Flare //Astiophys.,1. 2003. V. 595, P. 483-492.

72. Mullan D.J. Sympathetic stellar flares and electron precipitation as probes of coronal stucture in falre stars // Astrophys. J. 1976. V. 204, P. 530-538.

73. Mullan D.J. On the possibility of resonant electrodynamic coupling in the eoronae of red dwarfs // Astrophys. Л. 1981. V. 282. P. 603-611.

74. Mullan D.J., R.B. Herr, S. Dhattaeharyya Transient periodicities in X-ray-aetive red dwarfs: first results from Muont Cuba and interpretation with an oscillating loop model // Astrophys. ,1. 1992. V. 391. P. 265 275.

75. Mullan D.J., Mathwudakis M., Bloomfield D.S., Chiistian D.J. A comparative study of flaring loops in active stars // Astrophys. Л. Suppl. Ser. 2006. V. 161. P. 173-201.

76. Nakariakov V.M., Melrnkov V.F., Rezmkova V.E. Global sausage modes of coronal loops // Astron. к Astrophys. 2003. V. 412. P. L7 L10.

77. Nakariakov V. M., Ofman L. Determination of the coronal magnetic field by coronal loop oscillations // Astron. к Astrophys. 2001. V. 372. L53-L56.

78. Ncupert W.M. Comparison of solar X-ray line emission with microwave emission during flares // Astrophys. Л. 1968. V. 153. P. L59 L61.

79. O'Neal D., Saar S.H., Neff J.E. Spectroscopic evidence for nonuniform starspot properties on II Pegasi // Astrophys. Л. 1998. V. 501. P. L73-L76.87. van den Oord Filament support and flares in binaries // Astron. к Astrophys. 1988. V. 205. P. 167-180.

80. Ottmann R. Loop modeling of coronal X-ray emission from Ar-Lacertae // Astron. к Astrophys. 1993. V. 273. P. 546 554.

81. Pestalozzi M.R., A.O. Benz, J.E. Conway, M. Giidel VLBI observations of two single dMe stars: spatial resolution and ashoinetry // Astron. к Astrophys. 2000. V. 353. P. 569-574.

82. Pyper D.M., Ryabchinova Т., Malanushenko V., Kuscfuhtj R., Plachinda S., Savanov I. An abrupt decrease in the rotational period of the chemically peculiar magnetic star CU Virginis // Astron. к Astrophys. 1998. V. 339. P. 822-830.

83. Qui Z., Li C., Fu Q., Gao Z. Dual pulsations in solar radio bursts at short centimeter wavelengths // Solar Phys. 1996. V. 163. P. 383 396.

84. Reale F. Stellar Flare Modeling // Stellar Coronae in the Chandra and XMM Newton Era, ASP Conference Proceedings (Eds. F. Favata, ,LJ. Drake, San Francisco: Astronomical Society of the Pacific). 2002. V. 277. P. 103.

85. Roberts D. Waves and oscillations in the corona //Solar Phys. 2000. V. 193. P. 139-152.

86. Roberts D. //Proe. of SOHO 13-Waves, Oscillations and Small-Scale Transient Events in the Solar Atmosphere: A Joint View From SOHO and TRACE. (Compiled by: II. Lacoste, Noordwijk: ESA Publication Division), ESA SP-547. 2004. P. 1.

87. Roberts В., Edwin P.M., Benz A.O. On coronal oscillations //Astrophys. Л. 1984. V. 279, P. 857-8G5.

88. Rodono M. Short-lived Flare Activity of the Hyades Flare Star H XI 2111 //Astron. к Astrophys. 1974. V. 32. P.337-311.

89. Robinson P.A. Escape of fundamental electron-cyclotron maser emission from the Sun and stars. // Astrophys. J. 1989. V. 311, P. L99 L102.

90. Rosenbeit) H. Evidence for MHD Pulsations in the Solar Corona // Astron к Astrophys. 1970. V. 9. P. 159-162.

91. Ruder man M.S., Roberts B. The Damping of Coronal Loop Oscillations // Astrophys.J. 2002. V. 577. P. 475-486.

92. Saar S.H., Linsky J.L. The photospheric magnetic field of the dM3.5e flare star AD Leonis // Astrophys. J. 1985. V. 299. P.L17-L50.

93. Sahai J.-I. and dc Jayer C. Solar Flares and Collisions Between Curient-Carrying Loops Types and Mechanisms of Solar Flares and Coronal Loop Heating // Space Sri. Rev. 1996. V. 77. P. 1-192.

94. Schmitt J.H.M.M., Favata F. Continuous heating of a giant X-ray flan1 on Algol. //Nature 1999. V. 401. P. 44-46.

95. Sevemy А.В. // Space Sri. Rev. 1965. V. 3. P.451.

96. Sharma R.R., Vlahos L. Comparative study of the loss cone-driven instabilities in the low solar corona // Astrophys. J. 1981. V. 280. P. 405 415.

97. Shibasaki K. High-Beta Disruption in the Solar Atmosphere //Astrophys. ,1. 2001. V. 557. P. 326-331.

98. Skinner S.L. Nonthermal radio emission from the X-ray-biight K5 IV star IE 1751 t 7046 11 Astrophys. J. 1991. V. 368. P. 272 278.

99. Spieer D.S. An unstable arch model of a solar flare // Solar Pliys. 1977. V. 53. P. 305-315.

100. Spiccr D.S. Loop models of solar flares: revisions and comaprisons 11 Solar Phys. 1981. V. 70. P. 149-172.

101. Stepanov A.V., T.sap Y.T. Electron-Whistler Interaction in Coronal Loops and Radiation Signatures //Solar Phys. 2002. V. 221. P. 135 151.

102. Stepanov A.V., Furst E., Kruyer A., Hildebrandt J., Байту В., Schmitt J. iMultifrequency observations of a flan1 on UV Ceti // Astron. к Astrophys. 1995. V. 299, P. 739 750.

103. Stepanov A.V., Kliem В., Krueyer K, Hddebiandt J., Gauumov V.I. Second-harmonic plasma radiation of magnetically trapped electrons in stellar coronae // Astrophys. J. 1999. V. 524, P. 961-973.

104. Tappiny K.F. A torsional wave model for solar radio pulsations // Solar Phys. 1983. V. 87. P. 177-186.

105. Tnydw C., Leto P., Leone F., Umana G., and Buemi C. Coherent radio emission from the magnetic chemically peculiar star CU Viiginis //Astron. Astrophys. 2000. V. 362. P. 281-288.

106. Vlahos L., Sharma R.R., Papadopoulos K. Stochastic three-wave interaction in flaring solar loops //Astrophys. ,1. 1983. V. 275, P. 374390.

107. White S.M. Radio emission from cool stars //ASP Conf. Ser. 199G. V. 109. P. 21-30.

108. White N.E. et al. X-ray eclipse mapping of AR Lacertae // Astrophys. Л. 1990. V. 350. P. 77G-795.

109. White S.M. and Fianciosim E. Circular polarization in the radio emission of RS Canum Veiiatieorum binaries // Astrophys. Л. 1995. V. 444, P. 342-349.

110. Wiehl H.J., Maetzler G. A class of quasiperiodie microwave bursts as evidence for adiabatie heating // Astron. к Astrophys. 1980. V. 82. P. 93-98.

111. Xu Y., Cao W., Liu C. et al. Near-Infrared Observations at 1.5G Microns of the 2003 October 29 X10 White-Light Flare //AstrophysJ. 2004. V. G07. P. L131-L134.

112. Zaitsev V. V., Stepanov A. V. On the origin of fast drift absorption bursts 11 Astron. к Astrophys. 1975. V. 45. P. 135-140.

113. Zaitsev. V.V., Stepanov A.V. The plasma radiation of flare kernels // Solar Phys. 1983. V. 88. P. 297-313.

114. Zaitsev. V. V., Stcpanov A. V., Chernov G.P. Pulsations of typo IV radio bursts as an indicator of protoiiability of solar falros // Solar Pliys. 1984. V. 93. P. 3G3-377.

115. Zaitscv V.V., Urpo S., Stcpanov A.V. Temporal dynamics of Joule heating and DC-electric field acceleration in single flare loop //Astron. к Astrophys. 2000. V. 357. P. 1105-1114.

116. B.E. Zhilyaev, Ya.O. Romanyuk, I.A. Veilyuk ct al. Detection of high-frequency optical oscillations on the flare star EV Laeertae //Astron к Astrophys. 2000. V. 3G4, P. G41-G45.

117. Основные публикации автора по теме диссертационной работы