[論文レビュー] H-alpha features with hot onsets. II. A contrail fibril

R. J. Rutten, L. Rouppe van der Voort|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2016

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 49被引用数 12

ひとこと要約

本論文では、太陽の色球で観測される長いH-α線繊維が、現在の磁気的または熱力学的状態の直接的指標ではなく、過去の一時的な加熱イベントに由来する『凝縮雲』（contrails）であると提唱している。多波長観測とSaha-Boltzmann解析を用いて、これらの繊維は過去のアルフエニク波による加熱（スパイラルII型イベントに類似）に起因し、その可視性は現在のプラズマ状態ではなく、加熱後の冷却プロセスによって制御されていることを示している。

ABSTRACT

The solar chromosphere observed in H-alpha consists mostly of narrow fibrils. The longest typically originate in network or plage and arch far over adjacent internetwork. We use data from multiple telescopes to analyze one well-observed example in a quiet area. It resulted from the earlier passage of an accelerating disturbance in which the gas was heated to high temperature as in the spicule-II phenomenon. After this passage a dark H-Halpha fibril appeared as a contrail. We use Saha-Boltzmann extinction estimation to gauge the onset and subsequent visibilities in various diagnostics and conclude that such H-alpha fibrils can indeed be contrail phenomena, not indicative of the thermodynamic and magnetic environment when they are observed but of more dynamic happenings before. They do not connect across internetwork cells but represent launch tracks of heating events and chart magnetic field during launch, not at present.

研究の動機と目的

• 色球における長いH-α線繊維の起源を調査すること、特に暗く持続的な特徴として現れるものに焦点を当てる。
• 従来の解釈、すなわちこのような繊維が現在の磁場配置や熱力学的状態を示しているという仮説に反論すること。
• これらの繊維が現在の構造的特徴ではなく、過去の動的イベントの残滓であるかどうかを特定すること。
• 一時的な加熱イベントが、加熱後の冷却とイオン化状態の変化を通じて、長期間にわたるH-α線繊維を形成する役割を評価すること。
• Saha-Boltzmann熱力学モデルが、繊維の可視性において現在の状態と過去の状態を区別できるかどうかを評価すること。

提案手法

• スウェーデン1メートル太陽望遠鏡（SST）、インターフェースリージョンイメージングスプライスラホログラフ（IRIS）、および太陽動的観測衛星（SDO）からの複数機器の同時観測データを用いて、H-α、Ca II 8542 Å、およびFe I 6303 Åの同時時間的データを取得した。
• Saha-Boltzmannイオン化平衡計算を用いて、異なる光学厚さにおける電子密度および温度を推定し、プラズマのイオン化状態を推定した。
• スペクトル線プロファイル（特にH-αおよびCa II 8542 Å）の時間的解析を用いて、加熱イベントの発生および減衰を追跡した。
• H-αでの繊維の可視性をイオン化状態および電子密度の変化と相関させ、それが現在の構造か、過去の痕跡かを評価した。
• H-αの翼部およびライン中心部におけるドップラーシフトおよび強度変動を用いて、急速な青シフトおよび赤シフトの急激な変動（RBEs/RREs）を特定し、スパイラルII型イベントを示すものとした。
• Fe I 6303 Åからの磁場マップと繊維の形状を比較することで、繊維が現在の磁力線に沿っているか、それとも過去の擾乱の経路に沿っているかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 色球における長いH-α線繊維は、現在の磁気的または熱力学的状態を示しているのか、それとも過去の動的イベントを反映しているのか？
• RQ2 暗いH-α線繊維の可視性は、現在のプラズマ状態ではなく、加熱後の冷却およびイオン化状態の変化によって説明できるのか？
• RQ3 非ネットワーク領域セルを横断すると見なされる繊維は、観測時における磁力線を追跡しているのか、それとも過去の加熱擾乱の経路を示しているのか？
• RQ4 急速な赤シフトおよび青シフトの急激な変動（RBEs/RREs）が、長期間にわたるH-α線繊維の形成とどの程度相関しているのか？
• RQ5 イオン化状態のSaha-Boltzmann解析により、現在の加熱によって形成された繊維と、過去の一時的イベントによって形成された繊維を区別できるのか？

主な発見

• 観測された長いH-α線繊維は、現在の磁気的構造ではなく、過去の一時的な加熱イベントに由来する『凝縮雲』（contrail）である。
• 繊維のH-αでの可視性は、現在の熱力学的状態ではなく、加熱後の冷却およびイオン化状態の変化によるものであり、Saha-Boltzmannモデリングによって確認された。
• 繊維の形成は、高温に急激に加熱する高速で加速する擾乱に先行しており、これはスパイラルII現象と整合的である。
• 繊維は非ネットワーク領域セルを横断してはおらず、むしろ加熱イベントの発生経路を示しており、観測時の磁力線に沿ったものではなかった。
• H-αでの繊維の暗い外観は、観測時における放射の欠如によるものではなく、冷却およびイオン化状態の変化に起因する光学厚さの低下によるものであった。
• 本研究の結論として、このような繊維は現在の磁場やプラズマ状態を信頼できる指標とはせず、むしろ過去の動的活動の痕跡であると結論づけた。