[論文レビュー] Propagating Intensity Disturbances in Fan-like Coronal Loops: Flows or Waves?

Tongjiang Wang, L. Ofman+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2011

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、Hinode/EISの分光的シット・アンド・スタイ（座標固定）観測を用い、ファン型のコロナルループにおける伝搬する強度異常が、遅い磁気音圧波であるか、間欠的な上昇流であるかを区別する。線幅の形状をスケューモーシスと多成分ガウスフィッティングにより分析した結果、温いコロナライン（例：Fe xii 195 Å）では、青翼側の非対称性が顕著ではなく、ドップラーシフトも小さいため、遅い波の解釈が支持される。一方、高温のライン（例：Fe xv 284 Å）では、恒常的な高速成分が存在するが、強度およびドップラーの変動は主にコア成分の変調によるものであり、上昇流の変化によるものではない。これは波モデルを強化する。

ABSTRACT

Quasi-periodic intensity disturbances propagating upward along the coronal structure have been extensively studied using EUV imaging observations from SOHO/EIT and TRACE. They were interpreted as either slow mode magnetoacoustic waves or intermittent upflows. In this study we aim at demonstrating that time series of spectroscopic observations are critical to solve this puzzle. Propagating intensity and Doppler shift disturbances in fanlike coronal loops are analyzed in multiple wavelengths using the sit-and-stare observations from Hinode/EIS. We find that the disturbances did not cause the blue-wing asymmetry of spectral profiles in the warm (~1.5 MK) coronal lines. The estimated small line-of-sight velocities also did not support the intermittent upflow interpretation. In the hot (~2 MK) coronal lines the disturbances did cause the blue-wing asymmetry, but the double fits revealed that a high-velocity minor component is steady and persistent, while the propagating intensity and Doppler shift disturbances are mainly due to variations of the core component, therefore, supporting the slow wave interpretation. However, the cause for blueward line asymmetries remains unclear.

研究の動機と目的

• コロナルループにおける上向きに伝搬する強度異常が、遅い磁気音圧波であるか、間欠的上昇流であるかという長年の議論を解決すること。
• 高分解能分光的時間系列データを用いて、観測された周期的変動の物理的起源を特定すること。
• 青翼側スペクトル非対称性が一時的上昇流によるものか、波関連のダイナミクスによるものかを評価すること。
• コア成分と微小な高速成分といった、異なる温度のプラズマ成分が観測された異常をどのように形作っているかを検討すること。
• 多波長・時間分解スペクトルフィッティングを用いて、観測された異常が波の伝搬か、定常的上昇流かを評価すること。

提案手法

• Fe xii 195.12 Å、Fe xiii 202.04 Å、Fe xv 284 Å線におけるファン型コロナルループのHinode/EISの座標固定観測を用いた。
• 背景除去を施したうえで、スペクトル線非対称性を定量化するため、スケューモーシス分析を実施した。
• 単一および複数のガウスフィッティング（二重および三重）をスペクトル線幅に適用し、コア発光と微小な高速成分を分離した。
• Si x 258.37 ÅおよびFe xii 195.12 Åの基準ラインを用いてドップラー速度をキャリブレーションし、正確な速度測定を確保した。
• 異常発生時と非発生時の正規化スペクトル線幅を比較し、線幅形状および強度の変化を評価した。
• フォワードモデリングおよびR-B非対称性分析を用い、線幅の時間的変化に関する結果を相互に検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コロナルループにおける観測された伝搬する強度およびドップラーシフトの異常は、遅い磁気音圧波か、間欠的上昇流か、どちらがより適切な説明か。
• RQ2 異常がどの程度青翼側非対称性を引き起こし、これは一時的上昇流によるものか、波関連のダイナミクスによるものか。
• RQ3 コア成分と微小な高速成分の変動が、観測された強度およびドップラーシフトにどのように寄与しているか。
• RQ4 温いおよび高温のコロナラインにおける異常は相関しているか、それとも異なる温度構造内で独立に伝搬しているか。
• RQ5 高温ラインで観測された恒常的な高速成分の物理的起源は何か。また、これは周期的変動とどのように関係しているか。

主な発見

• 温いコロナライン（例：Fe xii 195 Å）では、異常発生時において顕著な青翼側非対称性が認められず、ドップラーシフトも小さかった（1–2 km s⁻¹）。これは、間欠的上昇流とは一致しない。
• スケューモーシス時間系列では、伝搬する特徴が認められず、関連する上昇流は定常的であり、異常によって変調されていないことが示された。
• 高温のコロナライン（例：Fe xv 284 Å）では、青翼に恒常的な高速成分（100–120 km s⁻¹）が観測されたが、これは異常とは関係がなかった。
• 高温ラインにおける強度およびドップラーシフトの変動は、主にコア成分の変化によるものであり、微小な高速成分の変化によるものではなかった。これは波の解釈を支持する。
• コア成分は、異常発生時、4 km s⁻¹のブルースヒフトを示し、強度は最大で全増幅の75%まで上昇した。これは、遅いモード波の伝搬と整合的である。
• 高温ラインの青翼における過剰な強度は、単純な波の振動と定常的上昇流の重ね合わせでは説明できず、背後にある物理機構のさらなる調査が必要であることが示された。