[論文レビュー] Coronal loop hydrodynamics. The solar flare observedon November 12 1980 revisited: the UV line emission

R. Betta, G. Pérès+2 more|ArXiv.org|Oct 23, 2001

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、高分解能の遷移領域を備えた発展した1次元流体ダイナミクスループモデルを用いて、1980年11月12日のフレアを再評価し、UVSP機器からの観測と同時に、模擬されたUV線放出を比較した。モデルはFe xxi 1354.1 Åのコロナ線放出をうまく再現したが、観測されたO v 1371.3 Å遷移領域線の放射度と時間的変化には一致しなかった。これは、1つのフレアループを超える追加のプラズマ構造が、やや冷たい放出に寄与している可能性を示唆している。

ABSTRACT

We revisit a well-studied solar flare whose X-ray emission originating from a simple loop structure was observed by most of the instruments on board SMM on November 12 1980. The X-ray emission of this flare, as observed with the XRP, was successfully modeled previously. Here we include a detailed modeling of the transition region and we compare the hydrodynamic results with the UVSP observations in two EUV lines, measured in areas smaller than the XRP rasters, covering only some portions of the flaring loop (the top and the foot-points). The single loop hydrodynamic model, which fits well the evolution of coronal lines (those observed with the XRP and the \FeXXI 1354.1 Åline observed with the UVSP) fails to model the flux level and evolution of the \OV 1371.3 Åline.

研究の動機と目的

• 遷移領域における空間分解能を向上させることで、1980年11月12日フレアの流体ダイナミクスモデリングを改善すること。
• O v 1371.3 ÅおよびFe xxi 1354.1 Å線の実際のUVSP観測と比較して、模擬されたEUV線光曲線を比較すること。
• 単一ループ流体ダイナミクスモデルが、同時に遷移領域およびコロナ放出特徴を再現できるかどうかを検証すること。
• O v線放出の乖離が、追加の解像度の低い構造物や非一様加熱の存在を示唆するかどうかを特定すること。

提案手法

• 空間分解能を1 mまで細かくできるように、適応グリッド細分化を施したPalermo-Harvard (PH) 1流体流体ダイナミクスコードの更新版を用いる。
• ループ上部またはフットポイント付近にインパulse加熱を適用する対称的コロナルループをモデル化し、ガウス空間依存性と指数時間減衰を有する分離可能な加熱関数を用いる。
• 磁場線に沿った1次元磁気フラックスチューブ内において、質量、運動量、エネルギーの時間依存保存方程式を解く。
• 原子データとしてRSおよびLMFスペクトルモデルを用い、ASAPソフトウェア（Maggio et al., 1994）を用いて合成線放出を計算する。
• 伝導および熱フロントの進化に伴い、空間グリッドを動的に再調整し、高分解能を維持する再グリッド化アルゴリズムを適用する。
• UVSPの観測された放射度と比較して、O v 1371.3 ÅおよびFe xxi 1354.1 Å線の模擬光曲線を、核F1および全ラスターデータに焦点を当てて比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単一ループ流体ダイナミクスモデルは、観測されたコロナ線（Fe xxi 1354.1 Å）および遷移領域線（O v 1371.3 Å）EUV線の時間的変化を正確に再現できるか？
• RQ2 加熱の空間的分布（上部対フットポイント）が、模擬された線光曲線および観測との一致に顕著な影響を与えるか？
• RQ3 コロナ線はよく再現される一方で、O v 1371.3 Å線の放射度レベルと時間的変化が再現されないのはなぜか？
• RQ4 モデルと観測の間の遷移領域放出の乖離を説明する物理的メカニズムや構造的複雑性は何か？

主な発見

• 上部加熱ループモデルは、フレア減衰期におけるピークタイミングを含め、観測されたコロナ放出とよく一致するFe xxi 1354.1 Åの光曲線を生成する。
• O v 1371.3 Å線放出は単一ループモデルによってはうまく再現されず、特に最初の5分間で観測値よりも著しく低いシミュレート放射度が得られた。
• モデルは観測よりもO v線のピークを早期に予測し、減衰期の波形も観測された光曲線と一致しなかった。
• フットポイント加熱モデルでは熱不安定性が生じ、急速な冷却と物理的に不自然な放射度スパイクを引き起こし、観測と整合しない。
• ラスターライン統合されたO v放射度は、単一ループモデルの予測値を上回っており、追加の解像度の低い構造物や複数のループからの寄与を示唆している。
• RSスペクトルモデルはLMFモデルよりも観測されたO v光曲線とより良い一致を示したが、両者とも全放射度変化を捉えきれていなかった。