[論文レビュー] Systematic Microwave Source Motions along Flare-arcade Observed by Nobeyama Radioheliograph and AIA/SDO

Sujin Kim, K. Shibasaki+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 10, 2013

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、2011年2月15日のX2.2クラスの fl 17 GHz で高時間分解能のデータを取得した野村電波望遠鏡（NoRH）とAIA/SDOのUV像を用いて、最初にフレア・アーケードに沿った系的なマイクロ波源の重心運動を観測した。この運動は2つの段階に分けられ、それぞれ34 km s⁻¹および22 km s⁻¹の速度で発生し、逐次的なプラズマ噴出に伴い電子加速領域が移動することで生じると解釈される。この際、加速された電子からのギロシンクロトロン放射がマイクロ波放射を支配している。

ABSTRACT

We found systematic microwave source motions along a flare-arcade using Nobeyama Radioheliograph (NoRH) 17 GHz images. The motions were associated with a X-class disk flare which occurred on 15th February 2011. For this study, we also used EUV images from Atmospheric Imaging Assembly (AIA) and magnetograms from Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) onboard Solar Dynamics Observatory, and multi-channel microwave data from Nobeyama Radiopolarimeters (NoRP) and Korean Solar Radio Burst Locator (KSRBL). We traced centroids of the microwave source observed by NoRH 17 GHz during the flare and found two episodes of the motion with several facts: 1) The microwave source moved systematically along the flare-arcade, which was observed by the AIA 94 A in a direction parallel to the neutral line. 2) The period of each episode was 5 min and 14 min, respectively. 3) Estimated parallel speed was 34 km/s for the first episode and 22 km/s for the second episode. The spectral slope of microwave flux above 10 GHz obtained by NoRP and KSRBL was negative for both episodes, and for the last phase of the second episodes, it was flat with the flux of 150 sfu. The negative spectrum and the flat with high flux indicate that the gyrosynchrotron emission from accelerated electrons was dominant during the source motions. The sequential images from the AIA 304 A and 94 A channels revealed that there were successive plasma eruptions and each eruption was initiated just before the start time of the microwave sources motion. Based on the results, we suggest that the microwave source motion manifests the displacement of the particle acceleration site caused by plasma eruptions.

研究の動機と目的

• 主要なXクラスの太陽フレア中におけるマイクロ波源の運動のダイナミクスを調査すること。
• マイクロ波源の運動とEUVで観測されたプラズマ噴出との関係を特定すること。
• 多波長・高時間分解能観測を用いて、系的なマイクロ波源運動の物理的メカニズムを同定すること。
• 運動がコロナ内での粒子加速領域のずれを反映しているかどうかを明確にすること。
• マイクロ波源と硬X線源の挙動を比較し、放射源のダイナミクスの違いを理解すること。

提案手法

• フレア発生中、1秒間隔の野村電波望遠鏡（NoRH）画像を用いて17 GHzのマイクロ波源の重心位置を追跡した。
• AIA 304 Åおよび94 ÅチャンネルでのEUV明るみの変化と照合させ、プラズマ噴出のタイミングを特定した。
• NoRPおよびKSRBLデータを用いて10 GHz以上のマイクロ波スペクトルを分析し、スペクトル勾配と放射度の時間変化を評価した。
• HMIマグネトグラムを用いて磁場配置と中性線の向きを検討した。
• RHESSIの硬X線データと照合させ、マイクロ波源の位置および運動の整合性を評価した。
• 非対称なフィラメント噴出モデルおよび磁気音速波の伝播モデルを適用し、観測された運動を解釈した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2011年2月15日のXクラスフレア中に、フレア・アーケードに沿ってマイクロ波源の重心が系的に移動する原因は何か？
• RQ2 EUVで観測されたプラズマ噴出のタイミングと運動の力学的特性は、マイクロ波源運動の発生および持続時間とどのように関係しているか？
• RQ3 マイクロ波源の運動があるのにもかかわらず、硬X線源に系的な運動が認められないのはなぜか。これは粒子降着にどのような意味を持つのか？
• RQ4 10 GHz以上のマイクロ波放射のスペクトル勾配と放射度の時間変化は、放射する電子の性質をどのように示唆しているか？
• RQ5 マイクロ波源の運動を、電子加速領域のずれを直接示すものと解釈できるか？

主な発見

• フレア・アーケードに沿って、2つの明確な段階に分けられた系的なマイクロ波源の運動が観測された。それぞれの期間は5分および14分であった。
• 2つの段階の間、マイクロ波源は磁場中性線に平行に34 km s⁻¹および22 km s⁻¹の速度で移動した。
• 両段階の間、10 GHz以上のスペクトル勾配は負であった。これは加速された電子からのギロシンクロトロン放射を示している。
• 2番目の段階の最終段階では、スペクトルが平坦化し、放射度が150 sfuに達した。これは高エネルギー電子の注入と強い放射を示唆している。
• AIA 304 Åおよび94 Åチャンネルでの逐次的なプラズマ噴出が、各マイクロ波源運動段階の開始を前後して発生した。
• RHESSIの硬X線源に系的な運動が認められないことから、磁場ミラー効果や複雑な磁場構造が、足場点での電子降着を妨げている可能性がある。