[論文レビュー] On the fine structure of the sunspot penumbrae. III The vertical extension of penumbral filaments

J. M. Borrero, S. K. Solanki+3 more|ArXiv.org|Oct 19, 2005

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 35被引用数 32

ひとこと要約

本研究では、太陽spotsの群れにおける磁気フラックスチューブの垂直拡張を制約するために、Fe I 6300 Å線の分光偏光的逆問題を実施し、アンコム磁場モデルを用いる。その結果、フラックスチューブの垂直拡張は100–300 kmに制限され、高解像度観測と整合的であり、モデルがストークスV面積非対称性およびネット円偏光プロファイルを再現できる能力を裏付けている。

ABSTRACT

In this paper we study the fine structure of the penumbra as inferred from the uncombed model (flux tube embedded in a magnetic surrounding) when applied to penumbral spectropolarimetric data from the neutral iron lines at 6300 Å. The inversion infers very similar radial dependences in the physical quantities (LOS velocity, magnetic field strength etc) as those obtained from the inversion of the Fe I 1.56 $μ$m lines. In addition, the large Stokes $V$ area asymmetry exhibited by the visible lines helps to constrain the size of the penumbral flux tubes. As we demonstrate here, the uncombed model is able to reproduce the area asymmetry with striking accuracy, returning flux tubes as thick as 100-300 kilometers in the vertical direction, in good agreement with previous investigations.

研究の動機と目的

• 可視光Fe I線6300 Åからの分光偏光データを用いて、黒spotの群れにおけるフラックスチューブの垂直拡張を特定すること。
• アンコム磁場モデルが観測されたストークスV面積非対称性およびネット円偏光プロファイルを再現できるかどうかを検証すること。
• 1.56 μmにおける赤外Fe I線からの以前の結果と比較し、異なるスルーバンドにおける一貫性を評価すること。
• アンコムモデルが群れ磁場構造における垂直および水平方向の不均一性を説明できるかを評価すること。
• 得られたフラックスチューブ寸法が、薄いフラックスチューブ近似に依存する既存のシミュレーションに与える影響を評価すること。

提案手法

• アンコム磁場モデルを用いて、NOAA活性領域8545の分光偏光観測から得られた全ストークスプロファイルの逆問題を実施。
• アンコムモデルを、赤外線よりも線路方向勾配に敏感なFe I 6300 Å線に適用。
• 垂直構造および磁場幾何学的配置の制約として、ネット円偏光（NCP）およびストークスV面積非対称性を主な制約条件とする。
• 可視光線と赤外線線における物理量（線路方向速度、磁場強度、傾き）の半径依存性を比較。
• 観測されたNCPおよびストークスV非対称性を用いて、径方向および方位方向の磁場勾配の上限を導出。
• 1.56 μm線の先行逆問題および高解像度連続分光画像と比較することで、モデルの一貫性を検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分光偏光的逆問題によるFe I 6300 Å線から、群れフラックスチューブの垂直拡張はどの程度と推定されるか？
• RQ2 アンコム磁場モデルは、可視光スペクトル線における観測されたストークスV面積非対称性を再現できるか？
• RQ3 可視光線から推定された物理量（例：磁場強度、速度）は、赤外線線からの結果とどのように比較されるか？
• RQ4 アンコムモデルは、太陽黒spotの群れにおけるネット円偏光の半径依存性をどの程度説明できるか？
• RQ5 得られたフラックスチューブ寸法は、高解像度観測による水平幅（約150 km）と整合的か？

主な発見

• アンコムモデルは、Fe I 6300 Å線で観測されたストークスV面積非対称性を成功裏に再現し、垂直不均一性をモデル化する有効性が裏付けられた。
• 群れフラックスチューブの垂直拡張は100–300 kmに制限され、赤外線線からの以前の推定値および高解像度画像と整合的である。
• 6300 Å線から得られた物理量（線路方向速度、磁場強度、傾き）の半径依存性は、1.56 μm線からの結果と一致し、モデルの一貫性が支持された。
• モデルは、中心から縁へのNCP変化およびNCPの方位依存性を説明でき、異なる観測幾何条件に対しても頑健であることが示された。
• 推定された垂直サイズは、観測された水平幅（約150 km）と同等であり、アンコムモデルの物理的妥当性を支持する。
• 結果から、薄いフラックスチューブ近似に依存する既存のシミュレーションは、物理量の横方向変化を無視しているため、見直しが必要である可能性が示唆された。