Определение момента ускорения протонов, регистрируемых в начальной фазе наземных возрастаний солнечных космических лучей. В. Г. Курт 1, Б. Ю. Юшков 1, А. В. Белов 2, В.В. Гречнев 3, И. М. Черток 2 1 НИИ ядерной физики им.Д.В. Скобельцына МГУ им.М.В.Ломоносова 2 ИЗМИРАН, Троицк, Московская обл. 3 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск

Основная задача 1. Исследование процессов ускорения протонов до высоких энергий (1-10 ГэВ) во время мощных солнечных вспышек с помощью анализа данных по гамма- излучению высоких энергий. 2. Определение момента ускорения протонов высоких энергий (1-10 ГэВ), ответственных за начало наземного возрастания солнечных космических лучей.

Два сценария ускорения протонов высоких энергий, ответственных за наземные возрастания солнечных космических лучей, регистрируемых сетью наземных нейтронных мониторов, во время мощных солнечных вспышек (правый рисунок – из [1])

Генерация пи -мезонов при взаимодействии протонов с веществом (сечения реакций из [2]) p-p

Спектр γ-квантов от распада пи-мезонов (из [2])

28 октября 2003 г. Спектр отсчетов по данным детектора СОНГ (КОРОНАС-Ф) [3]

28 октября 2003 г. Спектр гамма-излучения солнечной вспышки, восстановленный по данным детектора СОНГ с учетом функции отклика прибора [3].

Гамма-излучение солнечных вспышек [4]

Сопоставление временного поведения «пионного» гамма- излучения, т.е поведения функции инжекции протонов с Е р >300 МэВ, с временем генерации различных вспышечных излучений.

28 октября 2003 г. Данные по радиоизлучению взяты из [5], по прибору СПР-Н (КОРОНАС-Ф) из [6], данные СОНГа – из [3,7]. Зеленым цветом на нижней панели выделен интервал времени, в котором гамма-излучение высоких энергий обусловлено распадом пионов.

24 Мая 1990 Данные по прибору GRANAT/Phebus взяты из [8]. Зеленым цветом на нижней панели выделен интервал времени, в котором гамма-излучение высоких энергий обусловлено распадом пионов.

Из 11 вспышек, проанализированных нами, в 8 начало ускорения протонов высоких энергий, наблюдаемое по гамма-излучению или генерации нейтронов высоких энергий, происходило вблизи момента основного энерговыделения вспышки, определяемого по совокупности данных по различным электромагнитным излучениям.

Во вспышке 28 октября 2003 г. инжекция (ускорение) протонов с энергией >300 МэВ повторяет зависимость от времени скорости изменения магнитного потока [3] Гамма-излучение высоких энергий измерено спектрометром СОНГ [3], данные по магнитному потоку взяты из [9].

CРАВНЕНИЕ времени основного энерговыделения вспышки с временем регистрации начала возрастания СКЛ на 1 а.е. Мы обобщили полученный результат для тех событий, в которых не было измерений высокоэнергичного гамма- излучения, но в которых были зарегистрированы возрастания Солнечных космических лучей высоких энергий, то есть для событий, в которых было заведомо известно, что в них были ускорены протоны таких энергий.

Мы проанализировали 42 события GLE за период с 1972 г. и определили для этих событий как момент основного энерговыделения вспышки T 0, так и момент T 1 регистрации первых частиц на 1 а.е.

(dI/dt) sxr HXR line pion line Radio µ NM GOES HEPAD >700 MeV T0T0 T1 T1 Определение T 0 и T 1

Пример определения T 0 и T 1

Величина задержки времени T 1 регистрации первых частиц на 1 а.е. относительно времени наблюдения основного энерговыделения T 0. Задержка времени DT = T 1 – T 0 в пределах 1-10 мин. соответствует распространению частиц по кратчайшему пути между Солнцем и Землей.

Распределение величины задержки времени DT=T 0 – T 1 регистрации первых частиц T 1 на 1 а.е. относительно времени наблюдения основного энерговыделения T 0 по числу событий.

Таким образом, показано, что ускорение протонов высоких энергий, регистрируемых на1 а. е., как правило, начинается вблизи момента основного энерговыделения вспышки.

Литература 1. Reames D.V., Astrophys. J., 693, 812 (2009). 2. Murphy R.J., Dermer C.D., Ramaty R., Astrophys. J. Suppl., 63, 721 (1987). 3. Kuznetsov S.N., Kurt, V.G., Yushkov, B.Yu., Kudela, K., Galkin, V.I., Solar Physics, 268, 175 (2011). 4. Курт В.Г., Юшков Б.Ю, Белов А.В., Письма в Астрон. ж (2010). 5. Trottet G., Krucker S., Lüthi T., Magun A., Astrophys.J (2008). 6. Житник И.А. и др., Астрон. вестник, 40, 108 (2006). 7. Курт В.Г., Юшков Б.Ю., Кудела К., Галкин В.И., Космич. исслед. 48, 72 (2010). 8. Debrunner H. et al., Astrophys. J., 479, 997 (1997). 9. Miklenic C.H., Veronig A.M., Vršnak B., Astron. Astrophys., 499, 893 (2009).