[論文レビュー] Quiet Sun impulsive events observed with NuSTAR during solar minimum
NuSTAR は太陽活動極小期に7つの静止太陽の impulsive イベントを検出。スペクトルは 3.1–4.0 MK の熱プラズマを示し、頑健な非熱放出は検出されず、熱エネルギーは 2.5–8.9×10^25 erg。
The investigation of small-scale energy release in the Sun's atmosphere is important in understanding how the corona is heated. Previous work has been able to study small EUV and SXR brightenings outside of active regions (i.e. the quiet Sun), but with HXRs this has mostly focused on active region transients/microflares due to the sensitivity of available telescopes. In this paper we present observations of the quiet Sun with the Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), an X-ray imaging spectrometer with much greater sensitivity than previous instruments, allowing the observation of faint events. During the recent solar minimum, NuSTAR captured seven quiet Sun flares/impulsive brightenings, three on 21 February 2020, and four on 12-13 September 2020. From fitting their NuSTAR HXR spectra we find temperatures of 3.1-4.0 MK and emission measures between (0.75-17.0) $ imes 10^{43}$ cm$^{-3}$, which gives thermal energies between (2.5-8.9) $ imes 10^{26}$ erg. Only one event, a mini-filament eruption, showed evidence of slightly higher temperatures emission, confirmed through Differential Emission Measure analysis. None of the events showed evidence of non-thermal emission in their NuSTAR spectra, and we placed upper limits to the accelerated electron population. The thermal parameters for these quiet Sun events seem to scale differently to previously studied active region flares, suggesting a different energy release process might be dominating. However, this conclusion is affected by the different sensitivity and biases introduced by the various instruments and analysis approaches used.
研究の動機と目的
- 静止太陽の小規模インパルシブ加熱を調べ、コロナ加熱問題に取り組む。
- NuSTAR で静止太陽 HXRs の熱的性質（温度、放出量）を特徴づける。
- これらのイベントにおける非熱電子集団の存在または限界を評価する。
- 静止太陽のイベントのエネルギー放出を活発領域フレアと比較し、可能なエネルギー放出機構を推測する。
提案手法
- 各静止太陽 impulsive イベントの NuSTAR スペクトルフィットを、太陽コロナ abundances を用いた APEC 熱モデルで実施する。
- FPMA と FPMB のスペクトルを同時にフィットして相対正規化を制約する。
- 最近の較正改善を活用するため、スペクトルを 2.2 keV からフィットする。
- 等温フィットから放出量と温度を推定し、残差で示唆される場合には多熱フィットを検討する。
- AIA の6チャネル、NuSTAR エネルギーバンド、利用可能な XRT Be-thin を用いて DEM（微分放出量）を推定する。
- T, EM, AIA由来供給体積を用いて U_T = 3 k_B T sqrt(EM × V)（充填因子 = 1）から熱エネルギーを導出する。
- 非熱電子集団の上限を、δ, E_c の合理的パラメータ範囲で cold thick-target モデリングを用いて置き、加熱要件と比較する。
実験結果
リサーチクエスチョン
- RQ1NuSTAR によって観測された静止太陽 impulsive X 線イベントの温度と放出量はどのようになるか。
- RQ2これらのイベントに非熱電子加速の証拠はあるか、ない場合は上限はどの程度か。
- RQ3静止太陽イベントの熱的性質とエネルギー放出は活発領域のマイクロフレア・フレアとどう比較されるか。
- RQ4これらのイベントに多熱構造（例：より高温成分）の証拠はあるか。
主な発見
| Event | Date | Time Range | T | EM | 211Å Area | Volume | Thermal Energy |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2020-02-21 | 11:50:10–11:51:40 | 3.91^{+0.18}_{-0.50} | 2.25^{+2.41}_{-0.62} | 12 | 1.58 | 3.06^{+0.78}_{-0.34} |
| 2 | 2020-02-21 | 16:44:20–16:46:00 | 4.03^{+0.06}_{-0.04} | 3.96^{+0.49}_{-0.49} | 24 | 4.48 | 7.03^{+0.35}_{-0.35} |
| 3 | 2020-02-21 | 22:00:30–22:03:00 | 3.60^{+0.41}_{-0.25} | 1.98^{+1.24}_{-0.83} | 28 | 5.65 | 4.98^{+0.93}_{-0.75} |
| 22:03:00–22:05:30 | 3.37^{+0.40}_{-0.14} | 2.40^{+1.17}_{-1.15} | |||||
| 22:05:30–22:08:00 | 3.05^{+0.17}_{-0.39} | 5.23^{+8.48}_{-1.73} | |||||
| 4 | 2020-09-12 | 12:41:00–12:43:00 | 3.34^{+0.11}_{-0.07} | 17.0^{+3.70}_{-3.70} | 16 | 2.44 | 8.90^{+0.72}_{-0.77} |
| 5 | 2020-09-12 | 12:43:30–12:45:30 | 3.22^{+0.07}_{-0.04} | 13.0^{+0.26}_{-2.60} | |||
| 6 | 2020-09-12 | 12:45:40–12:47:40 | 3.52^{+0.35}_{-0.16} | 7.94^{+2.97}_{-2.97} | |||
| 7 | 2020-09-12 | 17:17:30–17:19:30 | 3.41^{+0.38}_{-0.14} | 7.80^{+3.40}_{-3.47} | 20 | 3.41 | 7.28^{+1.09}_{-1.25} |
| 20:39:00–20:43:00 | 3.26^{+0.13}_{-0.07} | 2.15^{+0.65}_{-0.65} | 12 | 1.58 | 2.49^{+0.29}_{-0.33} | ||
| 7 | 2020-09-13 | 00:00:30–00:05:00 | 3.35^{+0.41}_{-0.13} | 0.75^{+0.38}_{-0.37} | 40 | 9.64 | 3.73^{+0.67}_{-0.75} |
- 分析対象となった静止太陽の impulsive イベントは7件（2つのキャンペーン：2020年2月21日および2020年9月12–13日）。
- NuSTAR のスペクトルフィットは温度を 3.1–4.0 MK、放出量を (0.75–17) × 10^43 cm^-3 の範囲として示す。
- 熱エネルギーはイベント全体で (2.5–8.9) × 10^25 erg の範囲。
- イベント2（ミニフィラメント放出）は DEM 分析でより高温の放出を示すが、等温フィットと二熱成分フィットの統計的優位性は決定的でなく、>4 MK の材料と一致する。
- NuSTAR スペクトルには非熱放出の証拠はなく、非熱上限は加熱と一致させるには加速電子集団が非常に急峻（δ）であるか、低 E_c のモノエネルギー性である必要がある。
- 活発領域のマイクロフレア・フレアおよびこれまでの静止太陽 NuSTAR 研究と比較して、これらのイベントは冷たく、明るさは控えめで、温度は以前の静止太陽フレアと類似するが放出量は一般に低い。データは静止太陽における別のエネルギー放出機構の可能性を示唆する。
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このレビューはAIが作成し、人間の編集者が確認しました。