[論文レビュー] Long-term trends of magnetic bright points: I. Number of MBPs at disc centre

D. Utz, R. Müller+6 more|arXiv (Cornell University)|Nov 24, 2015

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 56被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、2006–2014年の8年間にわたる Hinode/SOT Gバンドデータを用いて、磁気明点（MBPs）の長期的傾向を分析した。その結果、赤道近辺のMBP数は太陽黒spot周期に2.5年遅れて従い、地域ごとの活動差が強く影響していることが明らかになった。結果から、赤道付近のMBPは黒spot活動帯に関連しており、最大値時の60％に達するMBP数が極小期にまで持続するため、グローバルおよびローカルなダイナモ過程の両者と関連している可能性がある。

ABSTRACT

Context. The Sun shows an activity cycle that is caused by its varying global magnetic field. During a solar cycle, sunspots, i.e. extended regions of strong magnetic fields, occur in activity belts that are slowly migrating from middle to lower latitudes, finally arriving close to the equator during the cycle maximum phase. While this have been well known for centuries, much less is known about the solar cycle evolution of small-scale magnetic fields. Aims. To address this question, we study magnetic bright points (MBPs) as proxies for such small-scale, kG solar magnetic fields. This study is based on a homogeneous data set that covers a period of eight years. Methods. An automated MBP identification algorithm was applied to the synoptic Hinode/SOT G-band data over the period November 2006 to August 2014, i.e. covering the decreasing phase of Cycle 23 and the rise, maximum, and early decrease of Cycle 24. This data set includes, at the moment of investigation, a total of 4 162 images, with about 2.9 million single MBP detections. Results. After a careful preselection and monthly median filtering of the data, the investigation revealed that the number of MBPs close to the equator is coupled to the global solar cycle but shifted in time by about 2.5 years. Furthermore, the instantaneous number of detected MBPs depends on the hemisphere, with one hemisphere being more prominent, i.e. showing a higher number of MBPs. After the end of Cycle 23 and at the starting point of Cycle 24, the more active hemisphere changed from south to north. Conclusions. These findings suggest that there is indeed a coupling between the activity of MBPs close to the equator with the global magnetic field. The results also indicate that a significant fraction of the magnetic flux that is visible as MBPs close to the equator originates from the sunspot activity belts.

研究の動機と目的

• 磁気明点（MBPs）によって追跡される小スケール磁気場が、 sunspots と同様に長期的活動周期を示すかどうかを調査すること。
• MBP数とグローバル太陽磁気周期との時間的関係、特に太陽黒spot周期23から24への移行期における関係を特定すること。
• 半球非対称性がMBP分布および活動に与える影響を評価すること。
• 太陽極小期に持続するMBP活動が、グローバル周期を超えたローカルダイナモ貢献を示唆するかどうかを評価すること。

提案手法

• 2006年11月から2014年8月にかけて収集された4,162枚の合成 Hinode/SOT Gバンド画像に、自動MBP検出アルゴリズムを適用した。
• 月次中央値フィルタリングとデータ前処理を用いて、ノイズを低減し、短期的変動から長期的傾向を分離した。
• 時間と緯度を関数としてMBP数を分析し、赤道地域および半球間の差に焦点を当てた。
• MBP数の時間的変化を sunspot 数および太陽周期の位相と比較し、位相遅れと相関関係を評価した。
• 観測された傾向がデータ劣化に起因するものでないことを確認するため、機器の経年劣化効果を評価した。
• 時間経過に伴う北半球および南半球のMBP数を比較することで、半球非対称性を定量化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽円盤中心部における磁気明点（MBPs）の数に長期周期があるか。ある場合、それは太陽黒spot周期とどのように関係しているか？
• RQ2 MBP活動周期は太陽黒spot周期に対して時間遅れを示すか。その遅れの原因として何が考えられるか？
• RQ3 太陽周期全体にわたり、北半球と南半球におけるMBPの分布および数はどのように変化するか？
• RQ4 太陽極小期に最大MBP活動の何パーセントが持続するか。これは小スケール磁気フラックスの起源に何を示唆するか？

主な発見

• 赤道近辺のMBP数はグローバル太陽周期と強く相関しているが、約2.5年遅れて現れる。
• 太陽黒spot周期23から24への移行期に近い時期に、より活発な半球が南半球から北半球に移行しており、半球優位性の逆転が示された。
• 緯度±7°に明確なMBP数のピークが観測され、これは太陽周期終焉時に黒spot活動帯が位置する場所と一致した。
• 太陽極小期でさえも、最大MBP検出率の最大60％が観測されたため、小スケール磁気フラックスの持続的供給源があると考えられる。
• 観測された傾向および半球非対称性は、機器の経年劣化効果に対して頑健であり、物理的に現実のものであることが示された。
• 結果から、赤道近辺のMBPの大部分は、衰えつつある黒spot活動帯に起因していると考えられ、残存する活動はローカル表面ダイナモに起因する可能性がある。