[論文レビュー] On the Nature of the Solar Chromosphere

Robert J. Rutten|ArXiv.org|Jan 12, 2007

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、太陽のコロナ層を主にHαモーテルとフィブリル—細線状で非ネットワーク領域を貫く構造—として再定義し、Ca II Hにおける垂直な「ストロー」を遷移領域現象と再分類する。高分解能のDOT観測を用いて、真のコロナ層を占めるのはこれらのモーテルに限られ、コロナ層モデリング、診断法、および星の活動指標に影響を及える。

ABSTRACT

DOT high-resolution imagery suggests that only internetwork-spanning H-alpha "mottles" constitute the quiet-sun chromosphere, whereas more upright network "straws" in "hedge rows" reflect transition-region conditions.

研究の動機と目的

• オランダ望遠鏡（DOT）からの高分解能観測を用いて、太陽コロナ層の性質を再評価すること。
• コロナ層と遷移領域・上部光球層を明確に区別することにより、長年の定義の曇りを解消すること。
• モーテル、フィブリル、スパイクル、およびHαおよびCa II Hにおける「ストロー」などのコロナ層特徴の物理的起源と観測的外観を明確にすること。
• 放射輸送と観測的形状に基づいた大気層の再分類と命名法を提唱すること。
• 3次元的非局所熱平衡（non-LTE）および部分的に不透明な構造、変化する幾何学的形状と放射輸送を組み込んだコロナ層モデリングを改善すること。

提案手法

• ディスク中心および近縁部におけるGバンド、Ca II H、Hαの同時高分解能DOT観測を解析し、形態的および放射的特性を比較する。
• スペクトル画像法とドップラーシフト解析を用いて、線プロファイルおよび強度挙動に基づき、光球層、コロナ層、遷移領域特徴を区別する。
• 非局所熱平衡（non-LTE）、部分再分配（PRD）、およびコロナ状態を組み込んだ3次元円柱状・シート状構造に対する放射輸送モデリング（VAL/FAL型）を適用する。
• 形態的特徴と可視性に基づき、Hα特徴を3種類に分類：タイプ1（明るい小粒状）、タイプ2（暗く、急きょ終了するモーテル）、タイプ3（明るく広がったモーテル）。
• 特にタイプ1ストローにおけるCa II準位の励起に寄与する誘電的再結合とLyman連続体放射の役割を評価する。
• UV（Lyα）およびCa II Hデータと比較して、異なる層における光学的厚さと発光機構を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般的に観測されるHαモーテルおよびCa II Hにおける「ストロー」は、太陽大気のどの物理的層を表しているのか？
• RQ2 なぜHα、Ca II H、Lyα画像は類似した構造を示すが、可視性やコントラストに差が生じるのか？
• RQ3 コロナ層を、実際には遷移領域または上部光球層にある特徴を除外する形でどのように再定義できるか？
• RQ4 磁気フラックスチューブは、Ca II HおよびHαにおける観測された発光をどのように生じさせ、幾何学的形状はその外観にどのように影響するか？
• RQ5 なぜCa II H & Kのスーパーベース発光はUV線強度と極めて強く相関するのか？その物理的起源は何か？

主な発見

• 真のコロナ層を構成するのは、非ネットワーク領域を貫くHαモーテルおよびフィブリル（タイプ3特徴）に限られ、垂直な「ストロー」は遷移領域現象である。
• Ca II H「ストロー」は光学的に薄く、明るく垂直に立ち上がっており、縁付近に密集したフェンス状構造を形成し、Hαライン中心では観測されないため、コロナ層ではなく遷移領域特徴であることが示唆される。
• ディスク中心におけるHαモーテルは不透明で光球層を隠しており、活発領域やフィラメントを避けるように湾曲した明るい広がり構造として現れる。
• タイプ2 Hαモーテル（暗く、急きょ終了する）は、ラインの外側（ウィング）でのみ観測され、強いドップラーシフトを示し、5分周期の変動を示す動的でコロナ層的フィブリルであることが一致する。
• 星の活動指標として広く用いられるスーパーベースCa II H & K発光は、主に光学的厚さを持つタイプ1ストローに起因し、Lyman連続体放射と誘電的再結合によって励起される。
• 遷移領域は非常に歪んでおり、球殻状ではない。タイプ2モーテルではD-F界面が、タイプ1ストローではE領域が遷移領域を構成し、タイプ2および3構造に沿って薄く発光性が低いシェルが存在する。