Stereoscopic observations of solar radio emisions by the S/Waves instrument onboard the STEREO spacecraft

Student: Mgr. Vratislav Krupař
Supervisor: Doc. RNDr. Ondřej Santolík, Dr. a M. Maksimovic (LESIA, Observatoire de Paris-Meudon)
Stav práce:

Abstract:

Cílem předkládané disertační práce je studium meziplanetárních rádiových emisí typu II a III za pomocí pozorování přístrojem S/WAVES na palubě družic STEREO (http://stereo.gsfc.nasa.gov).

Rádiové emise typu II jsou spojeny se šířením výronu koronální hmoty (Coronal Mass Ejections, CMEs) v koróně a meziplanetárním prostředí (Interplanetary Medium, IPM). Rázová vlna vybuzená CMEs urychluje lokálně elektrony, které pak zpětně generují rádiové emise v jeho blízkosti. Jak se rázová vlna šíří od Slunce do nižších hustot IPM, emise jsou generovány na nižších frekvencích. Vlastnosti rádiových emisí typu II nám poskytují doplňující informace o CME ke koronografu na družicích STEREO a ku pozorování in situ. Rádiová emise typu III vzniká z impulzivně urychlených elektronů proudících směrem od Slunce na otevřených magnetických siločarách často souvisejících se CMEs. Vlastnosti rádiových emisí typu III mohou být tedy použity k měření hustoty a struktury meziplanetárního magnetického pole mezi Sluncem a Zemí. Kombinací pozorování přístrojem S/WAVES ze dvou družic STEREO povede k třírozměrné lokalizaci zdrojové oblasti rádiových emisí (triangulace) a stereoskopických měření jejich vlastností. Přesnější stereoskopické měření při zvětšujícím se pozorovacího úhlu provedené na velkém souboru dat nám umožní odvodit statistické vlastnosti rádiových emisí jako funkci pozorovaného směru. Směrovost emise, nebo model paprsku, spolu s velikostí zdroje a driftem frekvence nám poskytují informace o vlnové emisi, vyzařovacím režimu a o prostředí v němž se vlna šíří. Přístroj S/WAVES nám dovolí měřit až do 16 MHz za použití dvou identických přijímačů na družicích STEREO. Taktéž nám umožní poprvé studovat vyzařovací směrové vlastnosti rádiové emise typu II spojené s meziplanetárními CME rázovou vlnou.

The goal of the proposed PhD thesis subject is to study the interplanetary type II and type III radio bursts with the help of the observations obtained by the S/WAVES instrument onboard the STEREO spacecraft (http://stereo.gsfc.nasa.gov).

Type II radio bursts are associated with the propagation of Coronal Mass Ejections (CMEs) in the corona and interplanetary medium (IPM). A CME-driven shock energizes locally electrons which in return generate radio emissions near the shock. As the shock moves outward into lower density IPM, the emissions are generated at lower frequencies. The type II radio signature provides a complementary view of the CME which can be related to the STEREO coronagraph images and in situ measurements. Type III bursts arise from impulsively accelerated electrons streaming outward from the Sun on open field lines, often associated with CMEs. The type III radio signature can be therefore used to measure the density and interplanetary magnetic field (IMF) structure of the volume between the Sun and the Earth. Combining the S/WAVES observations from the two spacecraft will lead to three dimensional source location of radio emissions (triangulation) and stereoscopic measurements of their properties. More precisely stereoscopic direction finding measurements from both spacecraft with increasing viewing angles, made on large data sets, will allow derivation of statistical characteristics of the radio emission as a function of observing direction. The emission directivity, or beam pattern, together with the source size and frequency drift rate, yields information on the emission mechanism, the radiation mode and on the propagation medium. The S/WAVES investigation will allow extending these previous studies up to 16 MHz using the two identical receivers on Stereo. It should also allow studying for the first time the radio directivity pattern of the type II emission associated with interplanetary CME shocks.