Процессы энерговыделения и излучения в частично ионизованной плазме атмосфер Солнца и звёзд

Проект посвящён исследованию процессов вспышечного энерговыделения и излучения в частично ионизованной плазме атмосфер Солнца и звёзд. Современные наблюдения вспышек на Солнце выявили важную роль фотосферы и хромосферы Солнца во вспышечных процессах. Установлено, что в ряде вспышек хромосферные основания корональных магнитных арок нагреваются in situ до корональных температур без участия ускоренных в короне частиц, а за гелиосейсмические возмущения ответственны электрические токи в фотосфере и хромосфере. Такие наблюдательные данные ставят исследователей перед необходимостью пересмотра «стандартной модели» солнечной вспышки, предполагающей первичное энерговыделение в короне и последующий нагрев хромосферы ускоренными в короне частицами. С учётом новых наблюдательных данных в проекте планируется создание усовершенствованных моделей не только солнечных вспышек но и вспышек на звёздах различных спектральных типов. Особое внимание в проекте будет уделено звёздам спектральных типов > М7, "ультра-холодным" звёздам и коричневым карликам с необычно высоким уровнем вспышечного радиоизлучения. Основная проблема в интенсивном радиоизлучении холодных звёзд заключается в неизвестном, но чрезвычайно эффективном механизме ускорения электронов в частично ионизованной атмосфере. Кроме проблемы вспышечного энерговыделения в частично ионизованных звёздных атмосферах существует нерешённая проблема нагрева звёздных корон. Среди различных механизмов нагрева корон особое место занимает нагрев магнитогидродинамическими (МГД) волнами, возбуждаемыми в фотосфере и хромосфере Солнца и звёзд. Указанием на такую возможность является недавнее обнаружение незатухающих изгибных волны в корональных магнитных арках, наблюдавшихся космической обсерваторией Solar Dynamics Observatory в течение 6 часов. Особенности генерации, распространения и диссипации различных МГД-мод, перспективных для нагрева корон, в условиях частичной ионизации среды, также чрезвычайно актуальная задача, которая является предметом исследования в проекте. Новым перспективным направлением в изучении процессов энерговыделения в нижних слоях солнечной атмосферы – хромосфере и переходном слое, является изучение природы суб-ТГц и ТГц излучения солнечных вспышек. Такая возможность появилась с развитием техники миллиметрового и суб-миллиметрового диапазонов и с созданием телескопов суб-ТГц и ТГц диапазонов. Предлагаемый проект направлен на получение новых наблюдательных данных о суб-ТГц и ТГц излучении Солнца и диагностики областей энерговыделения в нижних слоях атмосферы Солнца. Основные задачи, планируемые для решения указанных проблем, следующие: - Разработка механизмов ускорения частиц и нагрева плазмы в солнечной хромосфере, в атмосферах красных карликов и ультра-холодных звёзд. - Роль магнитной неустойчивости Рэлея-Тейлора в генерации индукционных электрических полей и электрических токов в хромосферах Солнца и звёзд. - Изучение динамики, особенностей питч-углового распределения и излучения высокоэнергичных частиц в хромосфере и в корональных солнечных магнитных петлях . - Наблюдения и интерпретация особенностей суб-ТГц и ТГц излучения солнечных вспышек. - Определение условий генерации, распространения и диссипации МГД колебаний и волн в атмосферах Солнца и звёзд. - Создание модели рентгеновских вспышек на красных карликах на основе диссипации электрических токов, возбуждаемых фотосферной конвекцией. - Выяснение роли МГД-неустойчивостей, МГД-волн и электрических токов в гелиосейсмических возмущениях. - Диагностика процессов энерговыделения по тонкой структуре излучения и квази-периодическим пульсациям излучения солнечных и звёздных вспышек в широком диапазоне длин волн. При выполнении проекта предполагается использовать комплексный подход, включающий математическое моделирование физических процессов во вспышечных явлениях, создание соответствующих компьютерных программ, анализ и интерпретация данных современных российских (ССРТ - Сибирский солнечный радиотелескоп, РТ-7.5м МГТУ им. Баумана) и зарубежных (Nobeyama Radioheliograph, OVSA, VLA, ALMA, RHESSI, SDO, Hinode) телескопов и космических аппаратов. В проекте будут привлекаться методы корональной сейсмологии - новой области астрофизики, изучающей волновые и колебательные процессы в атмосферах звёзд, которые чрезвычайно эффективны для диагностики параметров областей вспышечного энерговыделения по пульсациям излучения. Будут применяться также методы физики плазмы, радиофизики и солнечно-звёздные аналогии. Решение проблемы энерговыделения и излучения в частично ионизованных атмосферах Солнца и звёзд позволит нас приблизить к более глубокому пониманию физики солнечных и звёздных вспышек. Это будет способствовать усовершенствованию методов прогноза солнечных активных событий, негативно влияющих на целый ряд природных и техногенных процессов на Земле и в ближнем Космосе, на электронику космического базирования.