Base de dados para análise de explosões solares usando modelos de dipolos magneticos em 3D

• Main Author: Valente Amândio Cuambe
• Other Authors: Joaquim Eduardo Rezende Costa
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2018
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/07.17.19.49

A explosão solar é um dos fenômenos energéticos mais intensos nas regiões ativas da atmosfera solar. As imagens destas regiões em extremo ultravioleta e raio-X moles revelam a complexidade da configuração dos campos magnéticos. Durante as explosões, a geometria do campo magnético pode ser analisada através da sua componente de emissão em micro-ondas com imagens moderadamente resolvidas. Um dos grandes problemas neste tipo de análise reside nas equações integrais que descrevem tanto os espectros assim como as imagens não têm soluções analíticas. Portanto, somente os métodos de tentativa e erro (ou "forward-fitting") serem possíveis de descrevê-los. Para contornar esse cenário, construímos um banco de modelos com cerca de duzentos e cinquenta mil elementos para servir de catálogo para análise de explosões solares em micro-ondas. Este banco foi construído usando a geometria e a Física do campo magnético dipolar. O modelo do dipolo consiste em regiões digitalizadas em três dimensões, e distribuições espaciais de elétrons não-térmicos. O objetivo deste banco é acelerar a busca de parâmetros nas explosões com base nos modelos précalculados através de métodos do foward-fitting. Por outro lado, criamos um catálogo (banco de dados reduzido) das explosões baseado nas observações de fluxos obtidos pelo polarímetro de Nobeyama (NoRP) e mapas de distribuição de brilho do NoRH (mas não restritos a estes) e incluindo as propriedades conhecidas das explosões solares. Fornecendo as imagens, as posições das explosões e as densidades de fluxos em quatro frequências usadas no banco, ele retorna a melhor representação do modelo. Analisamos dois principais métodos de busca no banco usando o 2 e a média ponderada dos parâmetros de cerca de cem melhores modelos do banco. Como resultado encontramos que 80 porcento dos dez parâmetros analisados numa amostra de 1 000 explosões simuladas foram recuperados, cujo erro relativo encontra-se 20 porcento em média. Pela análise estatística dos parâmetros das explosões observadas pelo NoRH, usando este banco de modelos não-homogêneos, resultou no seguinte: a distribuição do índice espectral de energia apresenta um pico em 3, a densidade dos elétrons não térmicos tendem a concentrar-se em valores 107 cm−3, e o pico de distribuição do campo magnético fotosférico B 2000 G. Notamos também algumas preferências para arcos extensos, cujas alturas são maiores que 2.6 × 109 cm, e eventos cuja emissão é proveniente do topo do arco magnético. Concluímos que a utilização deste banco de modelos com um número modesto de elementos aumenta a probabilidade de encontrar bons resultados durante uma análise, e explora algumas propriedades estatísticas das explosões solares observadas em micro-ondas. Por outro lado, o uso deste banco acelera a busca de parâmetros nas explosões com alto nível de aceitação. === A solar flare is one of the most intense energetic phenomena in active regions in the solar atmosphere. Imaging of these regions in extreme ultraviolet and soft X-rays have revealed their complex magnetic configurations. During flares, the field geometry can be analyzed through its microwave component of emission with moderate image resolution. The main problems in this type of analysis are contained in the integral equations that describe both the spectra and images do not have analytical solutions. Therefore, only forward-fitting methods are possible to describe them. To work around this scenario, a database of flare models with about two hundred and fifty thousand elements was constructed to become a catalogue for flare analysis. The database was constructed using the geometry and physics of dipolar magnetic fields. The dipole model consists of a three-dimensional digitized region and spatial distribution of non-thermal electrons. The aim of the database is to speed up the search for the parameters in a flare, using pre-calculated models with forwardfitting methods. On the other hand, a flare catalogue was built (reduced database ) based on Nobeyama polarimeter (NoRP) flux densities and NoRH brightness maps observations (but not restricted to) including known general properties of a solar flare. Given images, the flare position and flux densities in four used frequencies in the database it returns the best model representation. We analysed two different methods to search for models in the database using a 2 and the weighted mean of one hundred best models in the database. As a result, we found that about 80 percent of the ten analyzed parameters of 1 000 simulated flares were recovered with the relative error 20 percent in average. From the statistic analyses of the NoRH flares, now using this database of non-homogeneous models, we found the following results: the distribution of the energy spectral index peaks 3, nonthermal electrons density tending to be lower than 107 cm−3, and the peak of the magnetic field distribution Bphotosphere 2000 G. We note some preferences for extended loops with height as greater than 2.6×109 cm and looptop events. We conclude that the use of this database with a moderate number of elements increases the possibility to find good results during a flare analysis and explore some statistical properties of flares. On the other hand, it also speeds up the search for the parameters in a flare with a high level of acceptance.