[論文レビュー] A Truly Global EUV Wave From the SOL2017-09-10 X8.2 Solar Flare-CME Eruption

Wei Liu, Meng Jin+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2018

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、SOL2017-09-10のX8.2フレア-CME爆発に引き起こされた真正のグローバルな極端紫外線（EUV）波の観測を初めて報告した。この波は、太陽ディスク全体およびオフリム領域にわたって検出され、1.1 Rsunで最大300%のEUV強度増加（波の振幅が非常に顕著）を示した。波は極域のコロナルホールを通過し、速度が2000 km/sを超えることも確認され、圧縮加熱を引き起こした。これにより、グローバルなコロナル磁場構造および熱的構造を診断する新たな可能性が示された。

ABSTRACT

We report SDO/AIA observations of an extraordinary global extreme ultraviolet (EUV) wave triggered by the X8.2+ flare-CME eruption on 2017 September 10. This was one of the best EUV waves ever observed with modern instruments, yet it was likely the last one of such magnitudes of Solar Cycle 24 as the Sun heads toward the minimum. Its remarkable characteristics include the following. (1) The wave was observed, for the first time, to traverse the full-Sun corona over the entire visible solar disk and off-limb circumference, manifesting a truly global nature, owing to its exceptionally large amplitude, e.g., with EUV enhancements by up to 300% at 1.1 Rsun from the eruption. (2) This leads to strong transmissions (in addition to commonly observed reflections) in and out of both polar coronal holes, which are usually devoid of EUV waves. It has elevated wave speeds >2000 km/s within them, consistent with the expected higher fast-mode magnetosonic wave speeds. The coronal holes essentially serve as new radiation centers for the waves being refracted out of them, which then travel toward the equator and collide head-on, causing additional EUV enhancements. (3) The wave produces significant compressional heating to local plasma upon its impact, indicated by long-lasting EUV intensity changes and differential emission measure increases at higher temperatures (e.g., log T=6.2) accompanied by decreases at lower temperatures (e.g., log T=6.0). These characteristics signify the potential of such EUV waves for novel magnetic and thermal diagnostics of the solar corona {\it on global scales}.

研究の動機と目的

• 主要な太陽フレア-CME爆発に続く極端紫外線（EUV）波のグローバル伝播特性を調査すること。
• 通常は波透過性とされる極域コロナルホールがEUV波に与える影響を理解し、波の屈折・透過挙動を解明すること。
• 太陽コロナにおけるEUV波の熱的および圧縮効果、特に温度依存性の放射強度変化を検討すること。
• EUV波がコロナル磁場および熱的構造のグローバル診断手段としての可能性を評価すること。
• 太陽活動の最小期を迎える前のソーラー・サイクル24最後の大型EUV波を記録すること。

提案手法

• 太陽ディスクおよびオフリム領域をカバーする高フレームレートの全ディスク観測を、Solar Dynamics Observatory (SDO)/Atmospheric Imaging Assembly (AIA) から取得し、EUV波の進化を追跡した。
• 複数の波長（log T = 6.0 から 6.2）におけるEUV強度増加を分析し、温度依存性の放射強度変化および圧縮加熱効果を推定した。
• コロナルホールおよび静穏領域における波の速度を測定し、予想される高速モード磁気音速波速度と比較した。
• 特に極域コロナルホール内外における波の透過および反射パターンを追跡し、屈折波フロントの特定を行った。
• EUV強度の増加を用いて波の振幅を定量的評価し、1.1 Rsunで最大300%の強度増加を確認した。
• 微分発光度数分布解析を用いて、波の影響後のプラズマ温度分布の変化を検出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 主要なフレア-CMEイベントに続くEUV波は、太陽コロナ全体、特にオフリムおよび極域を含めてグローバルに伝播可能か？
• RQ2 極域コロナルホールはEUV波の伝播にどのように影響を与え、波の屈折および透過に果たす役割は何か？
• RQ3 EUV波の影響における熱的シグネチャは何か、特に異なる温度における微分発光度数の変化としてどのように現れるか？
• RQ4 コロナルホールにおける波の速度は通常値を上回るか？また、高速モード磁気音速波理論と整合的か？
• RQ5 このようなEUV波は、コロナル磁場および熱的構造のグローバル診断手段として有効に利用可能か？

主な発見

• EUV波は太陽ディスク全体およびオフリム領域をカバーして伝播し、単一の爆発から生じた真正のグローバルEUV波の観測を初めて達成した。
• 波は1.1 Rsunで最大300%のEUV強度増加を示し、極めて顕著な波の振幅を示した。
• 波は極域コロナルホールを透過し、屈折も起こした。コロナルホールは新たな放射中心として機能し、これらの領域では波速度が2000 km/sを超えた。
• 顕著な圧縮加熱が観測され、波の影響後にはlog T = 6.2で発光度数が増加し、log T = 6.0で発光度数が減少した。
• 反対側の極域コロナルホールから屈折した波フロントが正面衝突し、追加のEUV強度増加が観測された。
• このイベントは、太陽活動サイクル24の最後の主要なEUV波であり、グローバルコロナル波動のダイナミクスのベンチマークとしての重要性を示している。