O evento ocorrido no dia 2 de novembro de 2003 foi classificada em raios X como GOES X8.3 A explosão ocorreu na região NOAA 10486 em S17 W63, e, portanto, a projeção dos feixes no plano do céu estava no limbo solar. A atenuação atmosférica medida 2 horas antes do evento apresentou valores extremamente altos, 0,60 nepers para 0,2 THz, e estimada em 3,0 nepers para 0,4 THz. A densidade de fluxo calculada pelo método convencional na hora de pico do evento (17:17:10 UT) é de 3.000 e 70.000 SFU para 0,2 e 0,4 THz, respectivamente (Silva et al., 2007), como mostrado na Figura 24. Aplicando o método de conversão direta de 𝐴𝐷𝐶 em fluxo, foram encontrados no mesmo instante os valores de 1.500 e 7.500 SFU para 0,2 e 0,4 THz, respectivamente, conforme apresentado na Figura 25.
A Figura 25 mostra, com a nova técnica, que o evento é do tipo THz, porém, os fluxos obtidos são diferentes, sendo bem menores (50 % para 0,2 THz e 10 % para 0,4 THz) que os deduzidos pelo método convencional. As possíveis razões para tal discrepância são similares às já mencionadas anteriormente, para o evento do dia 04 de novembro de 2003. Adicionalmente, ressaltamos que existe a possibilidade da diferença ser devido a determinação da opacidade atmosférica, especialmente em 405 GHz.
Capítulo 5. Validação do método da conversão direta de 𝐴𝐷𝐶′𝑠 em fluxo 59
Figura 23 – Perfil temporal da explosão solar ocorrida no dia 4 de novembro de 2003 em 0,2 e 0,4 THz, com fluxos calculados pelo método da conversão direta de
Capítulo 5. Validação do método da conversão direta de 𝐴𝐷𝐶′𝑠 em fluxo 60
Figura 24 – Perfil temporal da explosão solar ocorrida no dia 2 de novembro de 2003 em 0,2 e 0,4 THz, com fluxos calculados pelo método atual. As linhas tracejadas representam os períodos no artigo onde foram estudados os espectros nas faixas sub-THz.(Silva et al.,2007)
Figura 25 – Perfil temporal da explosão solar ocorrida no dia 2 de novembro de 2003 em 0,2 e 0,4 THz, com fluxos calculados pelo método da conversão direta de
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6 Conclusões
Tendências espectrais foram analisadas pela primeira vez para uma série de 16 eventos observados na faixa sub-THz (0,2 e 0,4 THz) para explosões solares impulsivas utilizando o SST, entre os anos de 2012 e 2014. Os eventos em THz foram selecionados a partir de eventos em raios X observados pelo satélite GOES da classe C ou superiores. Um método simples de calibração, baseado na varredura do disco solar e convertendo os dados diretamente de 𝐴𝐷𝐶′𝑠 para fluxo, foi introduzido, definindo a escala de fluxo
para cada feixe do SST independentemente do conhecimento das escalas de temperaturas internas, ganho dos feixes, ou atenuação atmosférica. Isto permitiu a seleção de um con- junto uniforme com 16 explosões, para comparação qualitativa. Analisando os dados do SST em horários coincidentes com eventos observados em raios X moles, foi encontrado que geralmente, eventos explosivos de classe X emitem na faixa sub-THz, 5 de 8 (63 %). A associação piora para eventos menos intensos, 10 de 81 da classe M, (12 %); e 1 de 564 da classe C, (0,2 %).
A análise das tendências espectrais mostrou que quase metade das explosões na faixa sub-THz (7 de 16) apresentaram fluxo máximo na faixa de microondas (5-40 GHz) decrescente em 0,2 e 0,4 THz com um índice espectral similar em toda a faixa opticamente fina. Estes espectros podem ser resultado de radiação sincrotrônica adotando parâmetros muito bem conhecidos (Ramaty; Lingenfelter,1967;Bastian; Benz; Gary,1998) com pico máximo movendo-se na direção das altas frequências para elétrons de maiores energias e campos magnéticos mais intensos. A outra metade dos eventos detectados em frequências sub-THz (9 de 16) com fluxo em 0,2 THz inferior a 100 𝑆𝐹 𝑈 , apresentou uma compo- nente espectral distinta daquela na faixa de miroondas. Cinco eventos apresentaram uma estrutura espectral dupla, uma em microondas e outra na faixa sub-THz. Quatro eventos detectados exibiram um perfil temporal impulsivo em frequências sub-THz, sem contra- partida em microondas. O espectro de explosões solares com fluxos crescentes na direção das frequências sub-THz, separados da conhecida componente espectral em microondas, possuem um formato igualmente encontrado em explosões muito intensas (Kaufmann et al., 2004; Silva et al., 2007; Kaufmann et al., 2009).
Alguns modelos sugerem uma explicação para a nova componente sub-THz (Kauf- mann et al., 2004;Sakai et al.,2006;Silva et al.,2007; Fleishman; Kontar,2010;Krucker et al., 2013). A presença das duas componentes espectrais simultâneas em uma mesma explosão solar, uma na faixa THz e outra em microondas, pode ser interpretada como a composição da emissão de duas fontes distintas (Silva et al., 2007). A componente es- pectral dupla produzida por uma única fonte pode também ser explicada como resultado da instabilidade de 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑏𝑢𝑛𝑐ℎ𝑖𝑛𝑔 em feixes de elétrons ultra relativísticos (Kaufmann;
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Raulin, 2006; Klopf et al., 2014).
Emissão impulsiva na faixa THz, com fluxos crescentes com a frequência, pode ser comum para todos os eventos, desde que seja possível observações em altas frequên- cias. O pico de emissão da radiação sincrotrônica de elétrons ultra-relativísticos pode ser deslocado para frequências acima das observadas pelo SST. O espectro de emissão das explosões na faixa sub-THz pode ser estendido até a faixa dos infravermelho médio (30 THz), onde recentemente abrilhantamentos impulsivos foram observados (Kaufmann et al.,2013;Kaufmann et al.,2015). Entretanto, a emissão observada em 30 THz pode tam- bém ser explicada pela resposta de um plasma térmico denso ao impacto de partículas altamente energéticas, irradiando em 30 THz e luz branca (Kaufmann et al.,2015;Trottet et al.,2015;Penn et al.,2016). Ambas as interpretações requerem elétrons acelerados para altas energias.
A identificação de explosões solares na faixa sub-THz foi feita com a análise tem- poral comparativa em períodos associados a eventos detectados com o satélite GOES, e pode não ser a consideração mais apropriada. Sabe-se que existe uma série de even- tos sub-THz sem uma clara associação com eventos em raios X moles. Este é o caso de uma explosão observada apenas em sub-THz, simultaneamente com um abrilhantamento rápido em H-alpha, 10 minutos antes de emissões em microondas e raios X moles (Kauf- mann et al.,2011). Portanto, a procura por eventos sub-THz em todos os dados do SST, sem o critério pré-estabelecido de ter eventos em outras faixas de energia, durante todo o período de tempo, seja o critério mais apropriado. A técnica para a conversão direta de
𝐴𝐷𝐶′𝑠 para fluxo apresentada aqui simplificaria o tratamento destes dados.
Observações em frequências sub-THz são necessárias para um melhor entendimento das tendências espectrais na faixa THz, e suas implicações físicas. Um fotômetro duplo chamado SOLAR-T operando em 3 e 7 THz, voou recentemente em uma missão em balão estratosférico. (Kaufmann et al., 2015; Kaufmann et al., 2016). A primeira análise dos dados indicou fluxos crescentes com a frequência em 0,2 e 0,4 THz pelo SST e 3 e 7 THz pelo SOLAR-T, sendo que estes perfis temporais foram correlacionados com eventos em
𝐻-𝛼 e 𝐸𝑈 𝑉 , mas não com raios X (Kaufmann et al., 2016). Um telescópio fotométrico para o solo está sendo construído para operar em janelas THz (0,85 e 16 THz) em sítio de grande altitude (Kaufmann et al., 2015).
Embora a técnica de conversão seja muito promissora, principalmente por ser in- dependente de processos como calibração, ganho, opacidade atmosférica, ela precisa ser aprimorada. Isto porque existem discrepâncias nos fluxos deduzidos durante os dois even- tos utilizados para a validação do método: 2 e 4 de novembro de 2003.
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