[論文レビュー] STEREO/EUVI Event Catalog 2006-2012

Aschwanden, Wuelser+8 more|arXiv (Cornell University)|Jun 13, 2013

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、2006年から2012年までのSTAREO/EUVI機器が観測した19,976件のEUV太陽フレアイベントを、多波長画像を用いて自動で特定した包括的かつ自動化されたイベントカタログを提示する。304 Åチャネルが最も効果的であった（検出効率79%）、統計的解析によりピーク放射率（$\alpha_P = 2.5 \pm 0.2$）と持続時間（$\alpha_T = 2.4 \pm 0.3$）のべき乗則的分布が得られ、フラクタル拡散自己組織的臨界性モデルと整合的であり、3次元再構成や裏側フレアの研究が可能となった。

ABSTRACT

We generated an event catalog with an automated detection algorithm based on the entire EUVI image database observed with the two Solar Terrestrial Relations Observatory STEREO-A and -B spacecraft over the first six years of the mission (2006\,--\,2012). The event catalog includes the heliographic positions of some 20\,000 EUV events, transformed from spacecraft coordinates to Earth coordinates, and information on associated GOES flare events (down to the level of GOES A5-class flares). The 304 \ang\ wavelength turns out to be the most efficient channel for flare detection (79\,%), while the 171 \ang\ (4\,%), 195 \ang\ (10\,%), and the 284 \ang\ channel (7\,%) retrieve substantially fewer flare events, partially due to the suppressing effect of EUV dimming, and partially due to the lower cadence in the later years of the mission. Due to the Sun-circling orbits of STEREO-A and -B, a large number of flares have been detected on the farside of the Sun, invisible from Earth, or seen as partially occulted events. The statistical size distributions of EUV peak fluxes (with a power-law slope of $α_P = 2.5\pm0.2$) and event durations (with a power-law slope of $α_T=2.4\pm0.3$) are found to be consistent with the fractal-diffusive self-organized criticality model. The EUVI event catalog is available on-line \url{http://secchi.lmsal.com/EUVI/euvi__autodetection/euvi__events.txt} and may serve as a comprehensive tool to identify stereoscopically observed flare events for 3D reconstruction and to study occulted flare events.

研究の動機と目的

• STEREO/EUVIミッションの全期間にわたる、EUVフレアイベントの自動カタログ作成を目的とし、フレア検出および3次元再構成の向上を図る。
• 太陽活動周期にわたる、異なるEUV波長（171, 195, 284, 304 Å）の検出効率を定量化する。
• EUVフレアのピーク放射率および持続時間の統計的サイズ分布を分析し、太陽活動の物理的モデルを検証する。
• STEREO-AおよびSTEREO-Bからのステレオスコピック観測を用いて、裏側および遮蔽されたフレアの研究を可能にする。
• 太陽物理学および宇宙天気研究に活用可能な、公開可能な高時間分解能のEUVイベントカタログを提供する。

提案手法

• 自動検出アルゴリズムが2006年から2012年までのSTEREO/EUVI AおよびBの画像データベースを時間系列解析を用いて分析した。
• アルゴリズムは、背景レベルより顕著に上昇するEUV放射率の増加に基づきフレアを同定し、ピーク放射率、上昇時間、減衰時間、フラーレンスなどのパラメータを抽出した。
• 太陽地理的位置は、宇宙船座標を地球基準座標に変換することで導出され、空間分解能は約1マクロピクセルあたり3°に制限された。
• GOESフレアイベント（A5クラスまで）と照合することで、各波長チャネルごとの検出効率を評価した。
• 自己組織的臨界性モデルの検証のため、ピーク放射率（$\\alpha_P$）および持続時間（$\\alpha_T$）の周波数分布にべき乗則フィットを適用した。
• フラクタル拡散自己組織的臨界性モデルを用いてスケーリング指数を解釈し、$\beta = \alpha_T - 1$および$\gamma = 2/[3(\alpha_P - 1)]$の導出パラメータが得られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 STEREO/EUVI機器の異なるEUV波長チャネルにおけるフレア検出効率はいかほどか？
• RQ2 EUVフレアのピーク放射率および持続時間の統計的分布はどのようにスケーリングされ、それらが背後にある物理的メカニズムに何を示唆するか？
• RQ3 STEREO/EUVIデータは、太陽の裏側や地球から遮蔽されたフレアをどの程度検出可能か？
• RQ4 EUVフレア統計のべき乗則インデックスは、フラクタル拡散自己組織的臨界性モデルの予測とどのように一致するか？
• RQ5 EUVフレア放射率と体積の関係は何か？比例からどの程度逸脱しているか？

主な発見

• 304 Åチャネルが79%の最高検出効率を示し、171 Å（4%）、195 Å（10%）、284 Å（7%）を上回った。これは、より高い時間分解能とEUV減光による抑制の低減によるものである。
• 両方のSTEREO宇宙船と4つの波長チャネルを通じて、合計19,976件のEUVイベントが検出され、最も効率の良いチャネル（EUVI/A、304 Å）で8,561件の独立イベントが同定された。
• EUVピーク放射率の周波数分布は、$\alpha_P = 2.5 \pm 0.2$の傾きを示すべき乗則に従い、フラクタル拡散自己組織的臨界性モデルと整合的であった。
• イベント持続時間の周波数分布は、$\alpha_T = 2.4 \pm 0.3$の傾きを示すべき乗則に従い、空間的・時間的拡散インデックス$\beta = 1.3 \pm 0.3$が得られ、古典的拡散（$\beta = 1$）に近く、一致した。
• 放射率–体積関係は$F \propto V^{0.45}$とスケーリングされ、比例から逸脱する非線形スケーリングを示し、フレアにおける複雑なエネルギー散逸を示唆した。
• カタログはhttp://secchi.lmsal.com/EUVI/euvi-autodetection/euvi-events.txtにて公開されており、ステレオスコピックに観測されたフレアの3次元再構成や、裏側および遮蔽されたイベントの分析を可能にした。