[論文レビュー] The Build-up to Eruptive Solar Events Viewed as the Development of Chiral Systems

Sara Martin, O. Panasenco+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2012

Astro and Planetary Science被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、爆発的太陽イベントが、正と負のヘリシティがバランスをとる鏡像配置の磁気構造で構成される大規模なキラル系の発展によって駆動されることを提案している。これらの系は、フィラメントチャンネル、フィラメント、キャビティ、シグモイド、および上層コロナルループを含み、エネルギーを貯蔵しながらほぼゼロのネットヘリシティを維持しており、爆発的放出時に解放される。このことから、キラル系がコロナ質量噴出およびフレアの根本的要因である可能性が示唆される。

ABSTRACT

When we examine the chirality or observed handedness of the chromospheric and coronal structures involved in the long-term build-up to eruptive events, we find that they evolve in very specific ways to form two and only two sets of large-scale chiral systems. Each system contains spatially separated components with both signs of chirality, the upper portion having negative (positive) chirality and the lower part possessing positive (negative) chirality. The components within a system are a filament channel (represented partially by sets of chromospheric fibrils), a filament (if present), a filament cavity, sometimes a sigmoid, and always an overlying arcade of coronal loops. When we view these components as parts of large-scale chiral systems, we more clearly see that it is not the individual components of chiral systems that erupt but rather it is the approximate upper parts of an entire evolving chiral system that erupts. We illustrate the typical pattern of build-up to eruptive solar events first without and then including the chirality in each stage of the build-up. We argue that a complete chiral system has one sign of handedness above the filament spine and the opposite handedness in the barbs and filament channel below the filament spine. If the spine has handedness, the observations favor its having the handedness of the filament cavity and coronal loops above. As the separate components of a chiral system form, we show that the system appears to maintain a balance of right-handed and left-handed features, thus preserving an initial near-zero net helicity. Each individual chiral system may produce many successive eruptive events above a single filament channel.

研究の動機と目的

• 爆発的太陽イベントに先行する大規模なキラル系を特定・特徴づけること。
• 太陽の大気中におけるキラルティ（磁気構造の手の向き）の時間的変化を理解すること。
• エネルギー蓄積段階におけるキラル系が、正と負のヘリシティをどのようにバランスさせるかを調査すること。
• キラル系がコロナ質量噴出、爆発的フィラメント、およびフレアの発生に根本的であると提唱すること。
• 個々のキラル系内で局所的ヘリシティ保存が、グローバルな半球バランスとは独立して成立する可能性を検討すること。

提案手法

• ビッグ・ベア太陽観測所およびオランダのオープン望遠鏡が提供する高解像度のHα画像を分析し、繊維パターン、フィラメントのバーブ、コロナルループの形状など、キラル特徴を同定すること。
• フィラメントチャンネル、フィラメント、キャビティ、シグモイド、および上層コロナルループなどの成分の空間的分布とキラルティをマッピングすること。
• 手の向きに基づいてキラル系を分類：右ねじ（右利き）または左ねじ（左利き）で、両者が鏡像対称性を持つこと。
• 前爆発段階におけるキラル系の時間的変化を追跡し、成分間でキラルティがどのように維持されるかを観察すること。
• 各系内における正と負のキラルティのバランスを評価し、ヘリシティの近似的保存を検証すること。
• 将来的な検証を想定し、孤立したキラル系における全ヘリシティ（相互ヘリシティを含む）を計算する定量的手法を提唱すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽の活発領域におけるキラル成分は、爆発的イベントに先行してどのように時間的に変化するか？
• RQ2 フィラメントチャンネル、バーブ、および上層コロナルループのキラルティは、一体となったキラル系を形成する際にどのように関係しているか？
• RQ3 エネルギー蓄積段階において、個々のキラル系内でどれほどヘリシティが保存されているか？
• RQ4 なぜ爆発的イベントは、孤立した磁気構造よりもキラル系内で好んで発生するのか？
• RQ5 キラル系は、観測された半球的偏向性（キラルティの偏向）を説明できるか？ また、ヘリシティの貯蔵と放出にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 爆発的太陽イベントは、個々の構成要素によって引き起こされるのではなく、進化を続けるキラル系の概ね上部領域によって引き起こされる。
• キラル系は、空間的に分離された反対のキラルティを持つ二つの鏡像パターンで構成され、上部に負の（正の）キラルティ、下部に正の（負の）キラルティを示す。
• フィラメントキャビティおよびスプライスの上にある上層コロナルループは、通常、スプライスと同じ手の向きを示し、北半球では負のキラルティを favour する。
• 右利きと左利きの特徴をバランスさせることで、系全体がほぼゼロのネットヘリシティを維持しており、エネルギー蓄積段階で局所的ヘリシティ保存が成立している可能性が示唆される。
• キラル系は、1つのフィラメントチャンネルの上に複数の連続する爆発的イベントを引き起こすことができ、持続的なエネルギー貯蔵と放出能力を示している。
• キラル系の発展は、主に差動回転によるものではなく、優勢なパターンの鏡像である例外例が存在することから、より深い磁気的ダイナミクスが関与していると考えられる。