Сейсмология вспышечных областей на Солнце

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-12-00195

НазваниеСейсмология вспышечных областей на Солнце

Руководитель Накаряков Валерий Михайлович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук , Иркутская обл

Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-703 - Солнце и Солнечная система

Ключевые слова Солнце, Корона, Активные области, Солнечные вспышки, МГД колебания и волны, МГД сейсмология солнечной короны, Космическая погода

Код ГРНТИ41.21.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Представляемый проект посвящен созданию новых востребованных методов диагностики ряда основных физических параметров плазмы верхней части солнечной атмосферы - солнечной короны, и направлен на улучшение нашего понимания процессов, потенциально ответственных за геоэффективные события, таких как солнечные вспышки. Планируется разработать и применить сейсмологические методы для надежной оценки магнитного скручивания и тонкой структуры магнитоплазменных систем во вспышечных областях короны, а также внести улучшения в теорию двухленточных вспышек. Ожидаемые результаты необходимы для оценки энергии, которая может выделяться во время вспышки, а также понимания темпа энерговыделения в самых мощных вспышках, что принципиально важно для прогнозирования экстремальных событий космической погоды. Потребность в надежном прогнозировании таких событий в последнее время стала одним из приоритетов космических исследований. Совершенствуемый в данном проекте метод магнитогидродинамической (МГД) сейсмологии солнечной короны назван одним из ключевых методов в глобальной дорожной карте Комитета по космическим исследованиям (COSPAR) на 2015–2025 гг. Кроме того, этот проект будет способствовать дальнейшему углублению нашего понимания МГД-волн в неоднородной плазме с возможностью передачи полученной информации другим областям физики плазмы, таким как астрофизика, геофизика и управляемый термоядерный синтез. Проект нацелен на решение следующих конкретных научных задач: 1. Разработка и применение новых сейсмологических методов, основанных на анализе моды перетяжек (сосисочной моды) колебаний корональных петель, для оценки их магнитного скручивания, необходимого для оценки свободной магнитной энергии во вспышечных областях солнечной короны. 2. Разработка и применение новых сейсмологических методов для диагностики поперечного структурирования плотности и температуры плазмы корональных петель с использованием стоячих и плескающих (sloshing) медленных магнитоакустических колебаний. 3. Определение физических процессов, ответственных за развитие вспышечного энерговыделения вдоль магнитной нейтральной линии в мощных двухленточных вспышках. Новизна подхода предлагаемого исследования определяется: (а) использованием современных методов анализа нестационарных, нелинейных и многомодальных сигналов. В частности, будет применено разложение по эмпирическим модам (EMD) и Монте-Карло по схеме Марковской цепи (MCMC), попиксельная вейвлет фильтрация (PWF) временных кубов изображений, использование проверенных и хорошо зарекомендовавших себя численных кодов (LareXd, FoMo, GX Simulator); (б) использованием данных наблюдений лучших современных космических и наземных солнечных инструментов, включая Сибирский Радиогелиограф, SDO/AIA, /HMI и Konus/Wind; (в) систематическим подходом, основанным на каталогизации многоволновых и многоинструментальных данных; (г) взаимодополняемостью анализа данных и теоретических исследований; (д) эффективным использованием магнитосферных наработок и методов в физике Солнца. Важной целью проекта является обеспечение молодым ученым возможности интенсивной подготовки по данному направлению, включая доступ к уникальным наборам данных и пакетам программного обеспечения; повышение эффективности эксплуатации международных и национальных инструментов, в частности Сибирского Радиогелиографа, и получение опыта, необходимого для успешной эксплуатации создаваемых инструментов, в том числе российских космических миссий Интергелиозонд и АРКА, и проекта PROBA-3 Европейского космического агентства. Состав исполнителей проекта подобран таким образом, чтобы их знания и опыт позволили успешно выполнить все задачи, заявленные в проекте. Руководитель группы является научным лидером, признанным во всем мире. С 2016 года участники команды опубликовали 125 научных статей в журналах, проиндексированных Web-of-Science. Члены группы разработали несколько ключевых методов, которые будут использоваться при выполнении задач проекта, в частности, пакеты анализа данных, реализующие методы разложения по эмпирическим модам и Байесовский анализ с применением метода Монте-Карло по схеме Марковской цепи, аналитические модели, описывающие магнитогидродинамические волновые процессы в неоднородностях плазмы солнечной короны и средства моделирования солнечного радиоизлучения. Члены проекта участвуют в научных группах, связанных с наблюдательными инструментами, например, Сибирский Радиогелиограф, радиогелиограф Nobeyama, SDO/AIA, и имеют большой опыт работы в области анализа данных, находящихся в открытом доступе, таких как RHESSI. Руководителем проекта является В.М. Накаряков, который имеет большой опыт в руководстве исследовательскими проектами (например, Накаряков был руководителем исследовательской сети «RadioSun»; Накаряков возглавлял исследовательские программы, финансируемые Европейским исследовательским советом). Также он является успешными руководителем молодых ученых (под руководством Накарякова успешно защитились 16 аспирантов). Члены российской команды, не проживающие в Иркутске, будут трудоустроены в ИСЗФ СО РАН (дистанционная работа). Приведенные выше научные задачи разбиты на три конкретных рабочих пакета, которые тесно связаны друг с другом общими методиками анализа данных и теоретического моделирования. Каждый рабочий пакет возглавит один из основных исполнителей, который будет отслеживать и координировать ход выполнения работ по своему рабочему пакету. По итогам выполнения проекта будет опубликовано не менее 16 научных статей в ведущих международных журналах, индексируемых Web Of Science и Scopus. Полученные результаты будут также представлены на научных конференциях и в виде публичных лекций. Кроме того, данные, полученные в ходе выполнения проекта (каталог сосисочных и медленных колебаний корональных петель), будут опубликованы в открытом доступе в сети Интернет. Предлагаемый проект даст уникальную возможность расширить наши знания об основных физических процессах, происходящих на Солнце, а также разработать и применить новые методы диагностики солнечных активных областей, которые лягут в основу создания моделей с уникальными входными параметрами, востребованных для прогноза космической погоды.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Жонг С., Дакенфилд Т.Дж., Накаряков В.М., Анфиногентов С.А. Motion magnification in solar imaging data sequences in the sub-pixel regime Solar Physics, v. 296, issue 9, id. 135 (год публикации - 2021)
10.1007/s11207-021-01870-w

2. Кашапова Л.К., Колотков Д.Ю., Куприянова Е.Г., Кудрявцева А.В., Тан Ч., Рейд Х.А.С. Common origin of quasi-periodic pulsations in microwave and decimetric solar radio bursts Solar Physics, v. 296, id. 185 (год публикации - 2022)
10.1007/s11207-021-01934-x

3. Колотков Д.Ю., Завершинский Д.И., Накаряков В.М. The solar corona as an active medium for magnetoacoustic waves Plasma Physics and Controlled Fusion, v. 63, no. 12, id. 124008 (год публикации - 2021)
10.1088/1361-6587/ac36a5

Публикации

1. Алтынцев А.Т., Мешалкина Н.С., Сыч Р.А., Колотков Д.Ю. Double peak quasi-periodic pulsations in a circular-ribbon flare Astronomy & Astrophysics, v. 663, id. A149 (год публикации - 2022)
10.1051/0004-6361/202243144

2. Куприянова Е.Г., Кальтман Т.И., Кузнецов А.А. Modulation of the solar microwave emission by sausage oscillations Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 516, issue 2, p. 2292 (год публикации - 2022)
10.1093/mnras/stac2386

3. Колотков Д.Ю., Накаряков В.М., Холт Р., Кузнецов А.А. Multiwavelength Quasi-periodic Pulsations in a Stellar Superflare The Astrophysical Journal Letters, v. 923, issue 2, id. L33 (год публикации - 2021)
10.3847/2041-8213/ac432e

4. Куприянова Е.Г., Кальтман Т.И., Накаряков В.М., Колотков Д.Ю., Кузнецов А.А. О микроволновом отклике не бегущую симметричную быструю магнитозвуковую волну Известия высших учебных заведений. Радиофизика, т. 65, № 4, ст. 287 (год публикации - 2022)
10.52452/00213462_2022_65_04_287

5. Кузнецов А.А., Алтынцев А.Т., Сыч Р.А., Жданов Д.А., Мешалкина Н.С., Каракотов Р.Р. Первые многоволновые наблюдения двухленточной солнечной вспышки на Сибирском Радиогелиографе Сборник тезисов 17-й ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва, с. 39 (год публикации - 2022)

6. Куприянова Е.Г., Кальтман Т.И., Накаряков В.М., Колотков Д.Ю., Кузнецов А.А. Нелинейный отклик микроволнового излучения на линейную симметричную БМЗ волну Сборник тезисов 17-й ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва, с. 77 (год публикации - 2022)

7. Сыч Р.А., Алтынцев А.Т., Кузнецов А.А. Первые наблюдения 3-мин пятенных колебаний на Сибирском Радиогелиографе в диапазоне частот 3-6 ГГц Сборник тезисов 17-й ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва, с. 79 (год публикации - 2022)

8. Феденёв В.В., Анфиногентов С.А. Сравнительный анализ наблюдений солнца на Сибирском Радиогелиографе и радиотелескопе РАТАН-600 Сборник тезисов 17-й ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва, с. 88 (год публикации - 2022)

9. Каракотов Р.Р., Кузнецов А.А., Анфиногентов С.А. Оценка параметров sloshing-колебаний во вспышечных корональных петлях по данным наблюдений SDO/AIA Сборник тезисов 26-й всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца «Солнечная и солнечно-земная физика – 2022», ГАО РАН, Санкт-Петербург, с. 48 (год публикации - 2022)

10. Каракотов Р.Р., Кузнецов А.А., Анфиногентов С.А. Оценка параметров sloshing-колебаний во вспышечных корональных петлях по данным наблюдений SDO/AIA Сборник трудов 26-й всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца «Солнечная и солнечно-земная физика – 2022», ГАО РАН, Санкт-Петербург, с. 143 (год публикации - 2022)
10.31725/0552-5829-2022-143-146

11. Каракотов Р.Р., Кузнецов А.А., Анфиногентов С.А. Исследование захваченных колебаний в солнечных вспышках по данным наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне Сборник трудов 17-й Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом», ИСЗФ СО РАН, Иркутск, с. 61 (год публикации - 2022)

12. Куприянова Е.Г., Кальтман Т.И., Кузнецов А.А. Модуляция микроволнового излучения симметричной БМЗ волной в условиях солнечной короны Сборник тезисов 26-й всероссийской ежегодной конференции по физике Солнца «Солнечная и солнечно-земная физика – 2022», ГАО РАН, Санкт-Петербург, с. 66 (год публикации - 2022)

Публикации

1. Ву В., Су Ж.-Т., Чен Ж., Жу С.-С., Сыч Р. Propagation Properties of Sunspots Umbral Oscillations in Horizontal and Vertical Directions Astrophysical Journal, v. 958, no. 1, id. 10 (год публикации - 2023)
10.3847/1538-4357/acf457

2. Сыч Р., Алтынцев А. Siberian Radioheliograph: sunspot oscillations in 3–6 GHz band Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 519, no. 3, p. 4397 (год публикации - 2023)
10.1093/mnras/stac3817

3. Феденёв В.В., Анфиногентов С.А. Численное моделирование затухания медленных магнитозвуковых волн из-за эффекта смешивания фаз Сборник тезисов 18-й ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва, с. 428 (год публикации - 2023)

4. Кузнецов А.А., Флейшман Г.Д., Нита Г.М., Анфиногентов С.А. Диагностика механизмов нагрева солнечной короны по наблюдениям Сибирского Радиогелиографа Сборник тезисов 18-й ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе», ИКИ РАН, Москва, с. 75 (год публикации - 2023)

5. Феденёв В., Накаряков В., Анфиногентов С. Slow magnetoacoustic waves in smoothly nonuniform coronal plasma structures Solar Physics (год публикации - 2024)