[論文レビュー] First Stereoscopic Coronal Loop Reconstructions from Stereo Secchi Images

Lin Feng, B. Inhester+5 more|Max Planck Digital Library|Feb 6, 2008

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、STEREO AおよびBの宇宙船が同時に取得したEUV画像を用いて、3次元コロナループ構造の初めてのステレオ再構成を提示する。この手法により、事前の形状仮定なしに信頼性の高い3次元ループ幾何学が得られた。この方法により、再構成されたループと線形力自由場の外挿結果との間に顕著な差異が明らかとなり、複雑なコロナル場において力自由モデルの仮定に限界があることが示された。

ABSTRACT

We present the first reconstruction of the three-dimensional shape of magnetic loops in an active region from two different vantage points based on simultaneously recorded images. The images were taken by the two EUVI telescopes of the SECCHI instrument onboard the recently launched STEREO spacecraft when the heliocentric separation of the two space probes was 12 degrees. We demostrate that these data allow to obtain a reliable three-dimensional reconstruction of sufficiently bright loops. The result is compared with field lines derived from a coronal magnetic field model extrapolated from a photospheric magnetogram recorded nearly simultaneously by SOHO/MDI. We attribute discrepancies between reconstructed loops and extrapolated field lines to the inadequacy of the linear force-free field model used for the extrapolation.

研究の動機と目的

• 2つの観測位置からのステレオ撮影を用いて、モデルに依存しない直接的な3次元コロナループ再構成を可能にすること。
• ループの時間的・空間的進化に関する仮定に依存する単一宇宙船・時系列再構成の限界を克服すること。
• 観測された3次元ループ幾何学と比較することで、線形力自由磁場外挿法の正確さを評価すること。
• 力自由モデルが実際のコロナル磁場配置を表現するのに適しているかどうかを評価すること。
• 今後のコロナル磁場モデリングのための新しい観測的ベンチマークを、ステレオデータを用いて確立すること。

提案手法

• STEREO AおよびBのSECCHI/EUVI望遠鏡から、活動領域NOAA 1960の17.1 nmの同時EUV画像を取得した。
• 両画像のコントラストを向上させ、個々のループ構造を分離するためにアンシャープマスクフィルタを適用した。
• 縞状の強度リッジを候補ループとして検出するためのループセグメンテーションアルゴリズムを用い、各画像で個別の識別番号を割り当てた。
• 距離測定値Cを用いて、位置的および幾何学的整合性に基づいて2つの画像間のループを照合した。
• ステレオ幾何学を用いて、2つの視点間の対応点を三角測量することで、各ループの3次元形状を再構成した。
• SOHO/MDI磁気計測データからほぼ同時刻に得られた線形力自由磁場外挿の場線と、3次元再構成されたループを比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つの観測位置からのステレオEUV撮影により、時間的・空間的進化に関する仮定なしに、信頼性のあるコロナループの3次元再構成が可能か？
• RQ2 観測されたコロナループの3次元形状は、線形力自由磁場外挿によって予測された形状とどのように異なるか？
• RQ3 再構成されたループと外挿された場線との差異が、力自由モデル仮定の欠陥をどの程度示しているか？
• RQ4 ステレオ再構成は、2次元画像では見えない物理的性質（例：磁場のねじれ、振動の偏光）を検出できるか？
• RQ5 STEREO AおよびB間の基線角が時間経過とともに増大するにつれて、ループ再構成の精度と有用性はどのように向上するか？

主な発見

• 11.8度の太陽中心距離分離角を有するSTEREO AおよびBからの同時ステレオ画像を用いて、コロナループの最初の成功した3次元再構成が達成された。
• 本手法により、時間的・空間的進化に関する仮定なしに、十分に明るいループの3次元幾何学を信頼性高く再構成できた。
• ステレオ再構成されたループと線形力自由場線との間に顕著な差異が認められ、特にループ(5,3)では、対応する場線の高さの1.5倍までずれが生じた。
• ループ(5,3)の再構成誤差は約1.5ピクセルの不確実性と推定され、これにより高さの不確実性は場線高さの約1.5倍に相当した。
• ループ(5,3)の最良適合線形力自由モデルは、|α|が小さい値を示し、線形力自由仮定が実際のコロナル磁場をモデル化する際にしばしば不適切であることが示唆された。
• 推定されたループのねじれはΦ < 0.5であり、ねじれ不安定化の臨界値3.5πよりも著しく低く、安定した構成であることが示された。