[論文レビュー] Coronal hole boundaries evolution at small scales: II. XRT view Can small-scale outflows at CHBs be a source of the slow solar wind?

S. Subramanian, M. S. Madjarska+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2010

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 31被引用数 41

ひとこと要約

本研究では、HinodeのXRTが得た高時間分解能X線画像を用いて、コロナルホール境界における微小スケールのダイナミクスを調査し、70%の一時的明る化が拡張するループ構造またはコラimatedな流出を示しており、開いている磁気線と閉じた磁気線の間の磁気リコネクションを強く示唆している。これらの噴出は、X線で明るい点から発生しており、スロー太陽風の主要な供給源であると提唱されている。

ABSTRACT

We developed an automated procedure for the identification of transient brightenings in images from the X-ray telescope on-board Hinode taken with an Al Poly filter in the equatorial coronal holes, polar coronal holes, and the quiet Sun with and without transient coronal holes. We found that in comparison to the quiet Sun, the boundaries of coronal holes are abundant with brightening events including areas inside the coronal holes where closed magnetic field structures are present. The visual analysis of these brightenings revealed that around 70% of them in equatorial, polar and transient coronal holes and their boundaries show expanding loop structures and/or collimated outflows. In the quiet Sun only 30% of the brightenings show flows with most of them appearing to be contained in the solar corona by closed magnetic field lines. This strongly suggests that magnetic reconnection of co-spatial open and closed magnetic field lines creates the necessary conditions for plasma outflows to large distances. The ejected plasma always originates from pre-existing or newly emerging (at X-ray temperatures) bright points. The present study confirms our findings that the evolution of loop structures known as coronal bright points is associated with the small-scale changes of coronal hole boundaries. The loop structures show an expansion and eruption with the trapped plasma consequently escaping along the "quasi" open magnetic field lines. These ejections appear to be triggered by magnetic reconnection, e.g. the so-called interchange reconnection between the closed magnetic field lines (BPs) and the open magnetic field lines of the coronal holes. We suggest that these plasma outflows are possibly one of the sources of the slow solar wind.

研究の動機と目的

• 高分解能X線画像を用いて、コロナルホール境界の微細構造的ダイナミクスを調査する。
• コロナルホール境界で観測された一時的明る化の起源と性質を特定する。
• コロナルホール境界における小スケールの流出が、スロー太陽風に寄与しうるかを評価する。
• 開いている磁気線が支配的なコロナルホールと閉じた磁気線が支配的なクール・サンとの間で明る化の頻度と形状を比較し、磁気線配置の影響を推察する。
• 開いている磁気線と閉じた磁気線の間の磁気リコネクションが、プラズマ噴出を引き起こす役割を探索する。

提案手法

• HinodeのXRTが得たX線画像にAl-Polyフィルターを適用し、一時的明る化を自動検出アルゴリズムを用いて同定した。
• 赤道付近のコロナルホール（ECH）、極域のコロナルホール（PCH）、一時的コロナルホール（TCH）、およびクール・サン（QS）の複数の観測キャンペーンのデータを分析した。
• 視覚的検査を用いて、拡張するループやコラimatedな流出を含む形状に基づいて明る化を分類した。
• 磁気線配置の違いを評価するため、コロナルホールとクール・サンにおける流出の頻度を比較した。
• 噴出の起源を、コロナル温度に達するX線明るい点（BPs）の既存または新規出現に追跡した。
• 閉じた磁気ループ（BPs）と開いている磁気線の間のインターチェンジリコネクションが、プラズマ噴出を駆動する役割を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コロナルホール境界における一時的明る化の頻度と形状は、クール・サンと比べてどうか？
• RQ2 コロナルホール境界で観測された流出は、磁気リコネクションの特徴を示しているか？
• RQ3 コロナルホール境界の明るい点から発生するプラズマ噴出は、スロー太陽風の起源を説明できるか？
• RQ4 開いている磁気線が支配的な領域（コロナルホール）と閉じた磁気線が支配的な領域（クール・サン）における明る化の物理的性質にどのような差があるか？
• RQ5 X線明るい点の出現と、コロナルホール境界での流出の発生との間に相関があるか？

主な発見

• 赤道付近、極域、一時的コロナルホールおよびその境界における一時的明る化の70%が、拡張するループ構造またはコラimatedな流出を示したのに対し、クール・サンでは30%にとどまった。
• コロナルホールにおける流出の大部分は、閉じた磁気線に閉じ込められていないため、開いている磁気線が持続的なプラズマの放出を可能にしている。
• プラズマの噴出は、X線で明るい点から発生しており、ここでは開いている磁気線と閉じた磁気線の間の磁気リコネクションが発生している。
• 観測されたダイナミクスは、閉じたループが開いている磁気線と再結合し、閉じ込められたプラズマをハリオスフィアに放出するインターチェンジリコネクションと整合的である。
• 本研究では、コロナルホール境界における小スケールのループの進化と爆発的噴出が、磁気リコネクションによって駆動されており、スロー太陽風の妥当な供給源であることが確認された。
• 研究結果は、特にBPsでのリコネクションに起因するコロナルホール境界のダイナミクスが、スロー風の質量およびエネルギー供給に顕著に寄与しているという仮説を支持している。