Os bursts do tipo III estão entre os sinais de rádio mais fortes rotineiramente observados por instrumentos terrestres e espaciais. Eles são gerados através do mecanismo de emissão de plasma, quando feixes de elétrons supratérmicos interagem com o plasma ambiente, desencadeando emissões de rádio na frequência do plasma (a emissão fundamental) ou em seu segundo harmônico (a emissão harmônica). À medida que os feixes de elétrons se propagam do sol, as emissões de rádio são geradas em frequências progressivamente mais baixas, correspondendo a uma densidade de plasma do vento solar ambiente decrescente. Explosões do tipo III podem ser detectadas simultaneamente em uma ampla gama de longitudes, e suas fontes de rádio encontram-se a distâncias radiais consideravelmente maiores do que o previsto pelos modelos de densidade de elétrons.

Essas propriedades obscuras são frequentemente atribuídas ao espalhamento de ondas de rádio por não homogeneidades de densidade de elétrons. A nave espacial Parker Solar Probe (PSP), lançado em agosto de 2018, é um projeto da NASA para sondar a coroa externa do sol. Seu principal objetivo científico é determinar a estrutura e dinâmica do campo magnético coronal do sol, entender como a coroa solar e o vento solar são aquecidos e acelerados, e determinar quais processos são responsáveis ​​pelas partículas energéticas solares. Um novo estudo relata um levantamento estatístico dos tempos de decaimento da explosão do tipo III e medições de flutuações de densidade in-situ.

Os pesquisadores analisaram um grande número de explosões do tipo III observadas pelo PSP durante o periélio nº 2, a fim de recuperar estatisticamente seus tempos de decaimento exponencial em função da frequência (Figura 1a). Durante este período, as distâncias radiais do sol variaram de 35,7 a 53,8 raios solares. Krupar et al. (2018) realizaram uma análise semelhante de 152 bursts do tipo III entre 125 kHz e 1 MHz observados pela espaçonave STEREO localizada a 1 au. O índice espectral obtido é cerca de duas vezes menor do que para PSP.

Os pesquisadores observam que uma frequência de plasma de 1 MHz - onde a inclinação muda entre ESTÉREO e PSP - corresponde a uma distância radial de oito raios solares, onde a velocidade do vento solar normalmente excede a velocidade de Alfvén, e o vento solar torna-se super-Alfvénic. Portanto, não é nenhuma surpresa que as propriedades de burst tipo III mudem em torno de uma frequência de 1 MHz conforme o plasma de fundo muda significativamente. Os cientistas observam que os bursts do tipo III também exibem um máximo de densidade espectral de potência a 1 MHz.

Eles implementaram uma técnica de simulação de Monte Carlo para estudar o papel do espalhamento nos tempos de decaimento. Desde os horários de chegada, calcularam os tempos de decaimento e os compararam com os observados pelo PSP. Os resultados sugerem que o decaimento exponencial da densidade espectral de potência observada pode ser explicado pelo espalhamento do sinal de rádio por densidade não homogênea no vento solar. As flutuações da densidade relativa do elétron foram 0,09-0,22 no comprimento da escala de turbulência efetiva (Figura b).

Resumindo, os tempos de decaimento do burst tipo III entre 1 e 10 MHz são estatisticamente maiores do que o esperado com base em observações anteriores em frequências mais baixas. Isso pode ser explicado por diferentes parâmetros de plasma ambiente acima do ponto de Alfvén, ou porque o componente harmônico acima de 1 MHz foi preferencialmente observado. Se o último for verdade, variações nos tempos de decaimento exponencial podem ser usadas para distinguir componentes fundamentais e harmônicos dentro de um único burst tipo III. Ao comparar as observações do PSP e as simulações de Monte Carlo, os pesquisadores previram flutuações de densidade relativa em distâncias radiais entre 2,5 e 14 raios solares na faixa de 0,22 a 0,09.