[論文レビュー] H-alpha features with hot onsets III. Fibrils in Lyman-alpha and with ALMA

Robert J. Rutten|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2016

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 60被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、太陽のコロナ層に広がる長大で不透明なHα線繊維が、高温の一時的加熱イベント（PHEs）に起因するものであり、非平衡イオン化によって後続の加熱による不透明度を生じると提案する。Saha-Boltzmannに基づく消光モデルを用いて、これらの繊維がALMAで高不透明度のミリ波構造として検出され、下層の衝撃波ではなく、初期加熱イベント後の残留イオン化による高不透明度ゆえに、従来の予想よりも豊富なデータを提供すると予測する。

ABSTRACT

In H-alpha most of the solar surface is covered by dense canopies of long opaque fibrils, but predictions for quiet-Sun observations with ALMA have ignored this fact. Comparison with Ly-alpha suggests that the large opacity of H-alpha fibrils is caused by hot precursor events. Application of a recipe that assumes momentary Saha-Boltzmann extinction during their hot onset to millimeter wavelengths suggests that ALMA will observe H-alpha-like fibril canopies, not acoustic shocks underneath, and will yield data more interesting than if these canopies were transparent.

研究の動機と目的

• 静的太陽コロナ層に広がるHα繊維が、ALMA観測によってどのようにミリ波帯で観測されるかを調査すること。
• 静的太陽コロナ層の研究において、繊維の不透明度が無視されてきた問題を解決すること。
• 長大なHα繊維が動的衝撃波ではなく、過去の伝搬加熱イベント（PHEs）の「コントレイル」であるという仮説を検証すること。
• 非平衡イオン化および再結合が、Hα、リューマンアルファ、およびミリ波帯におけるスペクトル可視性に与える影響を評価すること。
• 繊維の被覆構造のALMA観測で観察可能な特徴を予測し、特に高温発生後の残留イオン化に起因する高不透明度に焦点を当てる。

提案手法

• 高温発生時における一時的Saha-Boltzmann消光を用いて、非平衡イオン化を仮定したもとでミリ波帯における不透明度を推定する。
• Hα（6563 Å）、リューマンアルファ（1216 Å）、およびALMAのミリ波帯におけるコロナ層特徴の可視性を比較する。
• 長大で暗いHα繊維がPHE後の残渣として存在することを観測的証拠に基づき、航空機のコントレイルに類似したものとみなす。
• 非平衡状態における水素線の放射線輸送をモデル化し、特にn=2準位励起（10.2 eV）に注目する。
• 原子データおよびモデリングを支援するため、CHIANTI、SolarSoft、ADSライブラリのスペクトル診断データを用いる。
• PHE後の残留イオン化に起因する高不透明度により、ALMAは繊維の被覆構造を不透明な構造として観測すると予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Hα繊維が後続加熱によるイオン化によって不透明である場合、ALMAはそれらをどのように観測するか？
• RQ2 なぜ長大なHα繊維が、特に活動領域でない領域においても静的太陽コロナ層に広く存在するのか？
• RQ3 Hα繊維の高不透明度の原因は何か？それは持続的衝撃波ではなく、一時的加熱イベントに起因するのだろうか？
• RQ4 非平衡イオン化は、Hα、リューマンアルファ、およびミリ波帯におけるコロナ層構造の可視性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 ALMAは繊維の被覆構造を不透明な構造として検出できるか？その場合、音響衝撃波を検出するよりも情報量が多くなるだろうか？

主な発見

• Hα繊維は、過去の高温発生に起因する残留イオン化に起因するため、ALMA観測では高不透明度に見えると予測される。これは音響衝撃波によるものではない。
• Hα繊維の不透明度は、高温発生時の一時的Saha-Boltzmann消光に起因し、ミリ波帯における高不透明度を引き起こす。
• ALMAは繊維の被覆構造を不透明な構造として観測すると予測され、透明である場合よりもより豊富な情報を得られる。
• モデルは、スパイクル-IIおよびコロナ層レインが、HαやCa II Hと同様に、PHE後の類似した後続加熱不透明度により、ALMAではより不透明に見えると予測する。
• 静的フィラメントは、頻繁な小規模加熱イベントのため、ミリ波帯での不透明度が増幅される可能性があり、これは標準的なHαモデリングから推定される温度よりも低めである可能性を示唆する。
• 本研究は、繊維の被覆構造が透明であるとされる従来の仮定に挑戦し、可視性の主因として後続加熱不透明度の支配的役割を主張する。