[論文レビュー] Coronal transverse magnetohydrodynamic waves in a solar prominence

Takenori J. Okamoto, S. Tsuneta+11 more|ArXiv.org|Jan 13, 2008

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 90

ひとこと要約

本研究では、太陽の活動領域におけるプロミネンスの横方向振動をHinode SOTで観測し、130–250秒の周期で、一貫性があり、同位相の垂直運動を示す線状構造を特定した。これらの波動は、磁気フラックスチューブ上の伝搬するアルフェン波または速いキックモードと解釈され、最小で~2.0×10⁶ erg s⁻¹ cm⁻²のポインティングフラックスを示しており、もし散逸すれば、コロナの加熱機構になり得る可能性がある。

ABSTRACT

Solar prominences are cool 10$^4$ Kelvin plasma clouds supported in the surrounding 10$^6$ Kelvin coronal plasma by as-yet undetermined mechanisms. Observations from \emph{Hinode} show fine-scale threadlike structures oscillating in the plane of the sky with periods of several minutes. We suggest these transverse magnetohydrodynamic waves may represent Alfvén waves propagating on coronal magnetic field lines and these may play a role in heating the corona.

研究の動機と目的

• 高空間・高時間分解能で観測された太陽プロミネンスにおける微細構造の振動的運動の性質と起源を調査すること。
• 観測されたプロミネンススレッドにおける横方向振動が、アルフェン波または磁気音響モードと整合するかを特定すること。
• これらの波が運ぶエネルギーフラックスを推定し、太陽コロナの加熱に果たす可能性のある役割を評価すること。
• 観測された振動周期と振幅を用いて、磁場強度と波動伝搬特性を制約すること。

提案手法

• Ca II H線（396.8 nm）を用いたHinode太陽光学望遠鏡（SOT）による高コマ速度撮影を用い、微細構造と多重スレッドを持つ活動領域プロミネンスを観測した。
• 1時間にわたる連続的なSOTムービーを用いた時間的解析により、個々のプロミネンススレッドの垂直方向、面内振動を追跡した。
• スレッド長さにわたる位相の整合性分析により、波動伝搬特性を推定し、最小波長を推定した。
• 観測された振動周期と最小速度振幅を仮定して、プラズマ密度が10¹⁰ cm⁻³であると仮定したもとで、アルフェン波速度を推定した。
• 質量密度ρ、振動速度振幅v、アルフェン速度V_Aを用いた式ρv²V_Aを用いて、ポインティングフラックスを計算した。
• 観測された波動周期と理論的アルフェンカットオフ周期を比較し、磁場強度と波動の反射に関する制約を導いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測されたプロミネンススレッドにおける横方向振動は、伝搬するアルフェン波または速い磁気音響キックモードと整合するか？
• RQ2 これらの波が運ぶ最小エネルギーフラックスは何か？ そして、コロナ加熱を説明できるか？
• RQ3 波速度と観測周期をもとに、プロミネンス内の推定磁場強度は何か？
• RQ4 観測された振動周期と位相整合性は、磁場線の長さとどのように関係するか？
• RQ5 観測されたアルフェンカットオフ周期は、波動がコロナへ伝搬するにあたり、どのような意味を持つのか？

主な発見

• プロミネンススレッドにおける横方向振動は、130〜250秒の周期で観測され、1つのスレッドでは240秒の周期を示した。
• 振動は最大16,000 kmの長さにわたり一貫しており、全スレッドにわたる同位相運動を示し、位相不確実性は周期の1/16以下であった。
• 位相整合性と周期に基づき、振動の最小推定波長は約250,000 kmであった。
• 波速度は1050 km s⁻¹以上と推定され、アルフェン波の伝搬と整合的であった。
• 波が運ぶポインティングフラックスは、最小で2.0×10⁶ erg s⁻¹ cm⁻²と推定され、顕著なエネルギーフラックスであることが示された。
• 磁場強度の推定値は約50 Gであり、活動領域プロミネンスの磁場の測定値とモデルと整合的であった。