I burst di tipo III sono tra i segnali radio più forti osservati abitualmente da strumenti sia spaziali che terrestri. Sono generati tramite il meccanismo di emissione del plasma, quando i fasci di elettroni sopratermici interagiscono con il plasma ambientale, innescando emissioni radio alla frequenza del plasma (l'emissione fondamentale) o alla sua seconda armonica (l'emissione armonica). Mentre i fasci di elettroni si propagano verso l'esterno dal sole, le emissioni radio sono generate a frequenze progressivamente inferiori corrispondenti a una densità di plasma del vento solare ambientale decrescente. I burst di tipo III possono essere rilevati simultaneamente su un'ampia gamma di longitudini, e le loro sorgenti radio si trovano a distanze radiali considerevolmente maggiori di quelle previste dai modelli di densità elettronica.

Queste proprietà oscure sono spesso attribuite alla diffusione delle onde radio per disomogeneità della densità elettronica. Il veicolo spaziale Parker Solar Probe (PSP), lanciato nell'agosto 2018, è un progetto della NASA per sondare la corona esterna del sole. Il suo principale obiettivo scientifico è determinare la struttura e la dinamica del campo magnetico coronale del sole, capire come la corona solare e il vento solare vengono riscaldati e accelerati, e determinare quali processi sono responsabili delle particelle energetiche solari. Un nuovo studio riporta un'indagine statistica sui tempi di decadimento del burst di tipo III e sulle misurazioni delle fluttuazioni di densità in situ.

I ricercatori hanno analizzato un gran numero di burst di tipo III osservati dalla PSP durante il perielio n. 2 per recuperare statisticamente i loro tempi di decadimento esponenziale in funzione della frequenza (Figura 1a). Durante questo periodo, le distanze radiali dal sole variavano da 35,7 a 53,8 raggi solari. Krupar et al. (2018) hanno eseguito un'analisi simile di 152 burst di tipo III tra 125 kHz e 1 MHz osservati dal veicolo spaziale STEREO situato a 1 au. L'indice spettrale ottenuto è circa due volte inferiore a quello della PSP.

I ricercatori notano che una frequenza del plasma di 1 MHz, in cui la pendenza cambia tra STEREO e PSP, corrisponde a una distanza radiale di otto raggi solari, dove la velocità del vento solare tipicamente supera la velocità di Alfvén, e il vento solare diventa super-Alfvénic. Non sorprende quindi che le proprietà del burst di tipo III cambino intorno a una frequenza di 1 MHz quando il plasma di fondo cambia in modo significativo. Gli scienziati notano che i burst di tipo III mostrano anche un massimo di densità spettrale di potenza a 1 MHz.

Hanno implementato una tecnica di simulazione Monte Carlo per studiare il ruolo dello scattering nei tempi di decadimento. Dai tempi di arrivo, hanno calcolato i tempi di decadimento e li hanno confrontati con quelli osservati da PSP. I risultati suggeriscono che il decadimento esponenziale della densità spettrale di potenza osservata può essere spiegato dalla dispersione del segnale radio per disomogeneità di densità nel vento solare. Le fluttuazioni relative della densità elettronica erano 0,09-0,22 alla lunghezza della scala di turbolenza effettiva (Figura b).

In sintesi, i tempi di decadimento del burst di tipo III tra 1 e 10 MHz sono statisticamente più lunghi del previsto sulla base di precedenti osservazioni a frequenze più basse. Ciò può essere spiegato sia da diversi parametri del plasma ambientale al di sopra del punto di Alfvén, o perché è stata preferibilmente osservata la componente armonica superiore a 1 MHz. Se quest'ultimo è vero, le variazioni nei tempi di decadimento esponenziale possono essere utilizzate per distinguere le componenti fondamentali e armoniche all'interno di un singolo burst di tipo III. Confrontando le osservazioni PSP e le simulazioni Monte Carlo, i ricercatori hanno previsto che le fluttuazioni relative della densità a distanze radiali comprese tra 2,5 e 14 raggi solari siano comprese tra 0,22 e 0,09.