Обсерватория «Миллиметрон»: Исследование звёздных вспышек А.В.Степанов (ГАО РАН) Мини-симпозиум. АКЦ ФИАН, Пущино 10 апреля 2013 г.

Спектры излучения звёзд в миллиметровом и суб-миллиметровом диапазоне Радиокарты звёзд Межзвёздные вспышки QPOs – диагностика атмосфер звёзд

Спектры излучения звёзд в миллиметровом и суб- миллиметровом диапазоне - Гетеродинный спектрометр высокого разрешения (R~10^6): ТГц. - Диапазоны интерферометра: 18-26, 31-45, , , , ГГц (сответствую Альме). Важны для определения механизмов излучения (тепловой- нетепловой, когерентный-некогерентный?). Временное разрешение 1 c. Механизм излучения - диагностика параметров вспышечной плазмы. Чувствительность аппаратуры ~ мЯн достаточна. В 80-е годы под руководством Р.Е.Гершберга проводились кампаний по изучению природы вспышек на звёздах поздних спектральных классов. Привлекались радиотелескопы УТР-2, РТ-22 КрАО и оптические инструменты в Крыму, Греции, Сицилии. При этом чувствительность оказалась недостаточно высокой. Тонкая спектрально-временная структура вспахивающих звёзд была зарегистрирована на радиотелескопе Аресибо, но в диапазоне ГГц. Миллиметровый телескоп BIMA в США, к сожалению, также не внёс заметного вклада в физику Солнца и звёзд.

Pulsing radio emission from stellar flares AD Leo (Bastian et al ApJ 1990) The Sun (McLean & Sheridan Solar Phys 1973)

Osten & Bastian (ApJ 2006) 305 m Arecibo telescope GHz, Wideband Arecibo Pulsar Processor Time resolution 10 ms Sub-burst duration t 30 ms d = t× c 10 9 cm Peak flux 200 mJy, T b > K – coherent plasma radiation mechanism AD Leo, April 9, 2005 Arecibo telescope AD Leo June 13, 2003 Arecibo telescope,

Железняков, Зайцев, Злотник (2011): Двойной плазменный резонанс реализуется вдали от пульсара, где ω p >> ω c. Hankins & Eilek ApJ (2007) Arecibo, GHz, 0.4 ns time resolution Zebra-pattern in interpulses (IP)

The Sun: loop foot points. Hot plasma injection from photosphere to corona (Haisheng Ji et al. ApJ 2012)

Corona of Algol (Lestrade et al 1988) Magnetic fields around UV Ceti (Kellet et al 2002) Artist impressions of stellar coronae

Радиокарты звёзд - I

Радиокарты звёзд - II UV Ceti B Feb 4,1996 (Benz et al.1988) VLBA/VLA at 3.6 cm. White circle ~ 0.8 milliarcsec

ApJ 2002

Области интенсивного энерговыделения и ускорения частиц между компонентами V773 Tau A (Massi et al, 2006) Вспышки между компонентами («межзвёздные»)

Mechanisms of interstellar flares Magnetic field lines reconnection Two-loop interaction of electric currents Current dissipation in interstellar filament Haisch et al. (1992): Interstellar flares in RS CVn binaries: the filament located near the midpoint of the region between stars can play an important role in the flare energy release. Van den Oord (1988): total energy stored in such current-carrying filament is sufficient for the larges flares in RS CVn and Algol systems. Ipatov, Stepanov (1997): Current dissipation in partially-ionized filament gives powerful energy release 1 Ohm, at I = 3×10 12 A, W = RI W = erg/s enough for interpretation flares in RS CVn and Algol. UX Ari, HR 1099, HR 5110, Algol, and YY Gem – good targets

Радиокарты звёзд - III РСДБ-наблюдения в диапазоне мм-субмм чрезвычайно важны, поскольку позволят впервые исследовать структуру и параметры звёздных корон. РСДБ-Миллиметрон будет обладать несомненным преимуществом перед АЛМА в разрешающей способности, т.е. регистрировать более тонкие детали корональных структур и межзвёздных вспышек. В последнем случае перспективными представляются наблюдения двойных систем UX Ari, V773 Tau, HR 1099, HR 5110, Algol и YY Gem.

Ускорение частиц и нагрев звёздных атмосфер Cоотношение между светимостью звёздных вспышек в мягком рентгеновском и радиодиапазонах: lgL X lgL R свидетельствует о генетической связи процессов нагрева плазмы корон и ускорения частиц на звездах (Guedel & Benz 1993). Cуществуют ли подобные корреляции в других диапазонах (рентген-мм-инфракр.)? Наблюдения Миллиметрона в режиме РСДБ позволит понять и природу ускорителя заряженных частиц в звёздных системах.

Данные о 150 рентгеновских петлях на звёздах поздних спектральных классов:значения n,T,L (Mullan et al ApJ 2006)

EV Lac: Pulsations in optical (U,B) flare Zhilyaev et al (Astron. Astrophys. 2000) – simultaneous observations at the Terskol peak (Northern Caucasus), Stephanion (Greece), Crimean Observatory, and Belogradchik (Bulgaria) Flare of Sep.11,1998: Pulse period P = 13 s, Quality Q = 50, Modulation depth Δ = 0.2 Bremsstrahlung from loop foot points. Modulation of particle fluxes by sausage oscillations of a loop. β = 0.2

YZ CMi flare, Feb (Zhilyaev et al 2010) Terskol (U-band) Sausage mode of a flaring loop. T 3 ×10 7 K, n 2 ×10 10 cm -3, B 150 G

Спайк-всплески UV Ceti с t с (МАНИЯ, U-band) Г.Бескин и др. (2011) Мощный ускорительный процесс на звёздах : электроны с γ 300 синхротрон (?)

Magnetic loops in accretion disc coronae Galeev,Rosner,Vaiana (ApJ 1979) J.Kuijpers (Lect. Not. Phys. 1995) ?

Радионаблюдения звёзд на крупных наземных инструментах (VLA, Arecibo, Effelsberg) проводятся эпизодически на частотах 6 ГГц. Диапазон мм-субмм длин волн остаётся незаполненной нишей в исследовании активных звёзд. В то же время в физике Солнца уже проводятся наблюдения в суб-терагерцовом диапазоне (Kaufmann et al 2009) и созданы телескопы диапазона 3 и 7 ТГц для наблюдений активного Солнца на баллонах в Антарктиде. SOLAR-T DOUBLE THz PHOTOMETERS DESIGN

On GRIPS mission SSL, U California, Berkeley 2012 (engineering flight, USA) 2013 (long duration flight in Antarctica) Planned: long duration balloon flight Lebedev Physical Institute, Moscow, Russia McMurdo STRATOSPHERIC BALLOON MISSIONS TO CARRY SOLAR-T SOLAR PHOTOMETERS

Наблюдения Миллиметрона как в режиме одиночного зеркала, так и в системе РСДБ «Космос-Земля» позволят получить уникальную информацию о спектрах излучения звезд, структуре и параметрах звёздных корон, тем самым создать прорыв в понимании природы активности звёзд поздних спектральных классов. В этой связи полезно привлечение солнечно- звёздных аналогий.