@PhDThesis{Amaro:2023:StRoGy,
author = "Amaro, Abimael Xavier Barbosa",
title = "Study on the role of the gyroresonance in the brightness
temperature gradient at 17 GHz of solar active regions",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2023",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2023-06-30",
keywords = "gyroresonance, solar active region, bremsstrahlung, circular
polarization degree, brightness temperature gradient,
giro-resson{\^a}ncia, regi{\~o}es ativas, bremsstrahlung, grau
de polariza{\c{c}}{\~a}o circular, gradiente de temperatura de
brilho.",
abstract = "The gyroresonance-driven control over the radio brightness
temperature (Tb) coming from active regions is a fact recognized
by several authors over the past decades. However, until the
present work, there was no clarity regarding the relationship
between such a radio mechanism and the brightness temperature
gradient {{(\⃗\∇}} Tb). Furthermore, the direct
association of specific magnetic field strengths with the opacity
of the medium affected by gyroresonant electrons has led this work
to consider the magnetic control not only of the radio brightness
but also its gradient. Demonstration of this control, then, may be
useful in better identifying sources of gyroresonance. Therefore,
among the HMI magnetograms from the Solar Dynamics Observatory
(SDO), this work selected 8 large active regions on the 1st half
of the 24th solar cycle. Correspondent to these selected regions,
17 GHz maps synthesized by the Nobeyama Radioheliograph (NoRH)
were also obtained. We then analyzed each active region through
its simultaneous data: photospheric magnetic field and 17 GHz
brightness. For each active region, after fitting the magnetograms
with the brightness maps (both within a few minutes of each
other), we found that the contours of magnetic field strengths
associated with the 3rd and 4th harmonics of the gyrofrequency for
17 GHz are partially or completely enveloped by brightness bumps.
These bumps were identified both by BT maps, with a brightness
temperature distribution, and by BTG maps, with a brightness
temperature gradient field. In both types of maps, most of the
bumps exhibit a (semi) circular morphology of brightness contours,
and an intense degree of circular polarization (rc), of modulus
above 30%, characterizing a gyroresonance source. We also found
that both Tb and {{|\⃗\∇}} Tb| are strongly
correlated with |rc| {{\≥}} 30% in most of the cases,
whereas their correlation with |rc| < 30% can be classified as
weak to moderate in all the cases. During the occurrence of flares
and/or at times close to such an event, the correlation between
these brightness variables with |rc| {{\≥}} 30% tends to
drop, assuming weak or moderate values. Even under these
conditions, the bumps remained with a high degree of circular
polarization, opening the possibility of the joint influence of
other emission mechanism(s) not investigated in this work. The
present thesis also found bumps without a high degree of
polarization and outside the influence of flares, which we
consider as the bremsstrahlung effect, given the intensification
of charge carrier shocks in a plasma confined in strong magnetic
fields. However, considering the aforementioned strong
correlations associated with highly polarized bumps with magnetic
fields corresponding to gyroresonance, this work was able to
demonstrate the predominant role of such a radio mechanism on the
process of brightness intensification at 17 GHz. RESUMO: O
controle da temperatura de brilho (Tb) em r{\'a}dio liderada pela
giro-resson{\^a}ncia proveniente de regi{\~o}es ativas {\'e} um
fato reconhecido por v{\'a}rios autores nas {\'u}ltimas
d{\'e}cadas. No entanto, at{\'e} o presente trabalho, n{\~a}o
havia clareza sobre a rela{\c{c}}{\~a}o entre esse mecanismo de
r{\'a}dio e o gradiente de temperatura de brilho
{{(\⃗\∇}} Tb). Al{\'e}m disso, a
associa{\c{c}}{\~a}o direta da intensidade de campos
magn{\'e}ticos espec{\'{\i}}ficos com a opacidade do meio
afetado por el{\'e}trons giro-ressonantes levou este trabalho a
considerar o controle magn{\'e}tico n{\~a}o apenas do brilho em
r{\'a}dio, mas tamb{\'e}m do seu gradiente. A
demonstra{\c{c}}{\~a}o desse controle pode, portanto, servir
para identificar melhor as fontes de giro-resson{\^a}ncia. Assim,
entre os magnetogramas HMI do Solar Dynamics Observatory (SDO),
este trabalho selecionou 8 grandes regi{\~o}es ativas da 1ª
metade do 24º ciclo solar. Correspondentes a essas regi{\~o}es
selecionadas, foram tamb{\'e}m obtidos mapas de 17 GHz
sintetizados pelo Nobeyama Radioheliograph (NoRH). Analisamos,
ent{\~a}o, cada regi{\~a}o ativa atrav{\'e}s dos seus dados
simult{\^a}neos: campo magn{\'e}tico fotosf{\'e}rico e brilho
em 17 GHz. Para cada regi{\~a}o ativa, ap{\'o}s ajustarmos os
magnetogramas com os mapas de brilho (ambos com poucos minutos de
diferen{\c{c}}a), verificamos que os contornos de intensidade dos
campos magn{\'e}ticos associados aos 3º e 4º harm{\^o}nicos da
giro-frequ{\^e}ncia para 17 GHz s{\~a}o parcial ou totalmente
envolvidos por saltos de brilho. Tais intensifica{\c{c}}{\~o}es
de emiss{\~a}o foram identificadas tanto por mapas BT, com uma
distribui{\c{c}}{\~a}o da temperatura de brilho, como por mapas
BTG, com um campo de gradiente de temperatura de brilho. Em ambos
os tipos de mapas, a maioria das regi{\~o}es de forte salto de
brilho exibem uma morfologia (semi) circular de contornos de
brilho e um intenso grau de polariza{\c{c}}{\~a}o circular (rc)
de m{\'o}dulo acima de 30%, caracterizando uma fonte de
giro-resson{\^a}ncia. Tamb{\'e}m verificamos que tanto Tb quanto
{{|\⃗\∇}} Tb| est{\~a}o fortemente correlacionados
com |rc| {{\≥}} 30% na maioria dos casos, enquanto sua
correla{\c{c}}{\~a}o com |rc| < 30% pode ser classificada de
fraca a moderada em todos os casos. Durante a ocorr{\^e}ncia de
flares e/ou em momentos pr{\'o}ximos a tal evento, a
correla{\c{c}}{\~a}o entre essas vari{\'a}veis de brilho com
|rc| {{\≥}} 30% tende a cair, chegando a assumir valores
fracos ou moderados. Mesmo nestas condi{\c{c}}{\~o}es, os bumps
permaneceram com um alto grau de polariza{\c{c}}{\~a}o circular,
abrindo a possibilidade para a influ{\^e}ncia conjunta de
outro(s) mecanismo(s) de emiss{\~a}o n{\~a}o investigado(s)
neste trabalho. A presente tese tamb{\'e}m encontrou destacadas
eleva{\c{c}}{\~o}es de brilho sem alto grau de
polariza{\c{c}}{\~a}o e fora da influ{\^e}ncia de flares, o que
consideramos como efeito do bremsstrahlung, dada a
intensifica{\c{c}}{\~a}o de choques de portadores de carga num
plasma confinado em fortes campos magn{\'e}ticos. No entanto,
considerando as altas correla{\c{c}}{\~o}es associadas a
eleva{\c{c}}{\~o}es de brilho altamente polarizado com campos
magn{\'e}ticos correspondentes {\`a} giro-resson{\^a}ncia, este
trabalho foi capaz demonstrar o predominante papel de tal
mecanismo de r{\'a}dio sobre o processo de
intensifica{\c{c}}{\~a}o de brilho em 17 GHz.",
committee = "Dal Lago, Alisson (presidente) and Silva, Marlos Rockenbach da
(orientador) and Costa, Joaquim Eduardo Rezende (orientador) and
Vieira, Luis Eduardo Antunes and Santos, Jean Carlo and Selhorst,
Caius Lucius",
englishtitle = "Estudo sobre o papel da giro-resson{\^a}ncia no gradiente de
temperatura de brilho em 17 GHz de regi{\~o}es ativas solares",
language = "en",
pages = "86",
ibi = "8JMKD3MGP3W34T/49DJHRL",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34T/49DJHRL",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "29 jun. 2024"
}