[論文レビュー] Solar H-alpha features with hot onsets. IV. Network fibrils

Robert J. Rutten, L. Rouppe van der Voort+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2019

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 43被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、太陽のコロナ層における長く暗いHα線繊維が、特にタイプIIスパイクルに関連する間歇的で小規模な加熱イベントの冷却後の残響であると提唱している。部分的水素イオン化が再結合の前に起こり、これが不透明度を高め、繊維の可視化をもたらす。高解像度Hα観測により、これらの繊維が過去の急速な青シフトおよび赤シフトの運動（RBEs/RREs）の軌道を追跡していることが判明した。これは、コロナ層繊維が静的構造ではなく、一時的加熱からの動的尾跡であり、非平衡イオン化と不透明度がその可視化に重要な役割を果たしていることを示している。

ABSTRACT

Even in quiet areas underneath coronal holes the solar chromosphere contains ubiquitous heating events. They tend to be small scale and short lived, hence difficult to identify. Here we do not address their much-debated contribution to outer-atmosphere heating, but their aftermaths. We performed a statistical analysis of high-resolution observations in the Balmer H-alpha line to suggest that many slender dark H-alpha fibrils spreading out from network represent cooling gas that outlines tracks of preceding rapid type II spicule events or smaller similar but as yet unresolved heating agents in which the main gas constituent, hydrogen, ionizes at least partially. Subsequent recombination then causes dark H-alpha fibrils enhanced by nonequilibrium overopacity. We suggest that the extraordinary fibrilar appearance of the H-alpha chromosphere around network results from intermittent, frequent small-scale prior heating.

研究の動機と目的

• ネットワーク領域周辺の太陽コロナ層で観測された長く細い暗黒Hα線繊維の起源を調査すること。
• これらの繊維が、特にタイプIIスパイクルに関連する急速な青シフトおよび赤シフトの運動（RBEs/RREs）と関連する以前の加熱イベントの残滓であるかどうかを特定すること。
• 部分的水素イオン化と非平衡不透明度が、Hα線でこれらの繊維がどのように可視化されるかに果たす役割を評価すること。
• これらの繊維が静的磁気的構造ではなく、一時的加熱後にコロナ層に戻る冷却ガスを表しているかどうかを検証すること。
• コロナ層モデルにおいて統計的平衡を仮定するのを挑戦し、局所的なガスの歴史と動的イオン化プロセスの重要性を示すこと。

提案手法

• スウェーデン1メートル太陽望遠鏡（SST）に搭載されたCRisp Imaging SpectroPolarimeter（CRISP）による高解像度Hα画像連続観測データを用い、Hα線の青・赤側翼をカバーした。
• RBEsおよびRREs（Hα線の青・赤側翼に現れる急速に移動する幅広い特徴）との比較を通じて、Hα線繊維の時間的変化を分析した。
• 太陽地球観測衛星（SDO）のAtmospheric Imaging Assembly（AIA）による多波長観測を用い、94、171、193、304 Åのチャンネルで高温で加速するジェット（PHEs）を同定した。
• PHEsの数分後に暗黒Hα線繊維が出現し、しばしばPHEの軌道に沿って配置されており、コア逆転（赤シフト）を示しており、冷却ガスの逆流を示唆している。
• 繊維の形状とRBE/RREイベントとの時間的相関に関する統計的分析を用い、繊維が静的ではなく、一時的イオン化の動的尾跡であると推論した。
• 非平衡イオン化モデルを用いてHα不透明度を評価し、部分的イオン化に続く再結合が不透明度を高め、暗黒繊維を形成することを示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長く暗いHα線繊維は、タイプIIスパイクルのような一時的加熱イベントの残響であるか？
• RQ2 Hα線の翼に現れるRBEsおよびRREsは、これらの加熱イベントの地上観測上の顕在化としてどの程度正確に反映されているか？
• RQ3 部分的水素イオン化と非平衡再結合が、Hα線繊維の形成と可視化に果たす役割は何か？
• RQ4 なぜ、強力な磁気活動が見られないにもかかわらず、ネットワーク領域で繊維が特に顕著に現れるのか？
• RQ5 ガスの動的歴史、特に以前のイオン化状態が、Hα線繊維の外観にどのように影響するか。これは、静的平衡モデルに挑戦するものである。

主な発見

• 長く暗いHα線繊維は、しばしば伝搬する加熱イベント（PHEs）の数分後に出現し、PHEの軌道に沿って配置されており、それらが以前の加熱の冷却後の残響であることを示している。
• 繊維はRBEsまたはRREsに続く場合に最も明確に可視化され、これらはタイプIIスパイクルの地上観測上の兆候であるため、これらのイベントと繊維形成との因果関係が示唆される。
• 繊維の高い不透明度は、PHEの経路に沿った部分的イオン化に続く非平衡再結合に起因し、静的密度増加によるものではない。
• 繊維はHαコアの逆転（赤シフト）を示しており、冷却ガスの逆流を示しており、一時的加熱後の冷却段階と整合的である。
• 統計的分析により、最も細かい繊維がRBE/RREイベントと最も強く相関しており、最も動的で小スケールの加熱イベントが、最も明確な繊維の痕跡を残すことが示唆された。
• 結果から、Hαコロナ層は統計的平衡にないことが示され、代わりに間歇的で小スケールの加熱が繊維構造を駆動する、非常に動的で三次元的かつ時間依存的な領域であることが明らかになった。