Estudio de la dinámica de partículas cargadas en una lámina de corriente de reconexión de una fulguración solar

Abstract

Se realiza una simulación de la aceleración mediante un campo eléctrico uniforme y constante (aceleración DC) que experimentarían electrones y protones al interior de una lámina de corriente durante una fulguración solar, con el fin de determinar si las energías de eyección están en el rango esperado de ≈ 10 − 1000 keV para electrones y ≈100 keV - 100 MeV para protones, necesarios para poder explicar la posterior emisión en rayos X duros y rayos gamma de estas partículas durante la fulguración. Se analiza la dinámica de las partículas para realizar una descripción cualitativa de la trayectoria de estas partículas en el interior de la lámina de corriente. Usando la topologia de los campos magnéticos y eléctrico de Zharkova se realiza una integración numérica del movimiento de estas partículas mediante una combinación del método Leap-frog con el método de Boris. Se estudia la influencia de la variación de algunos parámetros (componentes del campo magnético, el campo eléctrico) en la energía de eyeccción. Se concluye que mediante este mecanismo de aceleración es posible acelerar electrones en los intervalos de energía ya mencionados siempre y cuando estas partículas crucen completamente la lámina de corriente a través de sus planos principales.

Abstract. A simulation of the acceleration of electrons and protons is performed, through an uniform and constant electric field (DC acceleration) inside of a current sheet during a solar flare, to know if the ejection energies are in the range ∼ 10 − 1000 keV for electrons and ∼100 keV - 100 MeV for protons, as a mean to explain the emission in hard X rays of these particles during a solar flare. One analyzes the dynamics of these particles to realize a description of their trajectory inside of a current sheet. Using Zharkova’s topology of the magnetic and electric fields, a numerical integration of the movement of these particles is carried out using a combination of Leap-frog method and Boris method. A study of the influence of some parameters (magnetic field components, electric field...) in ejection energy is performed. One concludes that through this acceleration mechanism is possible accelerate electrons in energy ranges already mencioned above, if these particles run completely along the current sheet.