[論文レビュー] The three-dimensional structure of sunspots II. The moat flow at two different heights

H. Balthasar, K. Muglach|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 2009

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 35被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、2006年5月27日にTRACE宇宙船で観測された同時白熱（WL）および170 nm紫外線（UV）観測を用いて、 sunspot の三次元的構造におけるモーティルフローの構造を調査した。UV由来の速度は、内側のモーティル領域で高速に動く磁気Brightポイント（MMFs）の影響により、WL由来の速度を上回っているが、外側のモーティル領域ではWL由来の速度が高いため、WLは一般のプラズマの流出を示しているのに対し、UVは磁気的構造のダイナミクスを反映していることが示された。

ABSTRACT

Many sunspots are surrounded by a radial outflow called the moat flow. We investigate the moat flow at two different heights of the solar atmosphere for a sunspot whose magnetic properties were reported in the first paper of this series. We use two simultaneous time series taken with the Transition Region And Coronal Explorer (TRACE) in white light and in the UV at 170 nm. The field-of-view is centered on the small sunspot NOAA 10886 located near disk center. Horizontal velocities are derived by applying two different local correlation tracking techniques. Outflows are found everywhere in the moat. In the inner moat, the velocities from the UV series are larger than those from white light, whereas in the outer part of the moat we find the converse result. The results imply that the white light velocities represent a general outflow of the quiet sun plasma in the moat, while UV velocities are dominated by small bright points that move faster than the general plasma flow.

研究の動機と目的

• 2つの大気高度における水平速度の比較を通じて、sunspot のモーティルフローの垂直構造を調査すること。
• 白熱（光球層）およびUV（色球層）による速度測定が、同じ物理的流出を示しているのか、それとも異なる成分を示しているのかを特定すること。
• 移動磁気特徴（MMFs）がモーティルダイナミクスに果たす役割を、一般のプラズマの流出と比較することで明確にすること。
• 局所相関追跡（LCT）技術が、WLおよびUVデータ間の速度差をどれだけ正確に解明できるかを評価すること。

提案手法

• 2006年5月27日、NOAA 10886を標高として、TRACE宇宙船で白熱（170 nm）およびUV（170 nm）画像の同時時間系列データを取得した。
• 両方のデータセットに局所相関追跡（LCT）を適用し、粗いLCT（CLCT：4ピクセルボックス）および細かいLCT（FLCT：4ピクセルのガウスカーネル）の2種類のバージョンを用いた。
• モーティル領域における強度パターンの追跡から、径方向および接線方向の水平速度を導出し、太陽の大気全体にわたる速度場をマップ化した。
• WLおよびUVデータ間の結果を比較し、一般のプラズマの流出（WL）と明るい磁気構造の運動（UV）を区別した。
• 径方向のビンに分けた速度プロファイルを分析し、内側と外側のモーティル領域を比較した。モーティルは、スポット中心から約27 Mmまで延びると定義した。
• CLCTとFLCTの統計的比較により、速度推定における手法的差異を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光球層（白熱）と下部色球層（170 nm UV）におけるモーティルフロー速度はどのように異なるか？
• RQ2 内側と外側のモーティル領域において、白熱とUV由来の速度に差が生じる原因は何か？
• RQ3 モーティル領域のUV明るいポイントは、移動磁気特徴（MMFs）を代表しているのか。また、それらは周囲のプラズマよりも速く動いているのか？
• RQ4 LCT技術（CLCT 対 FLCT）が、モーティル領域における測定速度プロファイルにどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ5 モーティルフローは一貫したプラズマの流出であるのか、それとも孤立した磁気構造の運動が支配的であるのか？

主な発見

• モーティルは、太陽spots の中心から約27 Mmまで延びる径方向の流出を示しており、白熱およびUV両方のデータで確認された。
• 内側のモーティル（約15 Mm以内）では、UV由来の速度が白熱由来の速度を上回っており、高速に動く明るいポイントがUV信号を支配していることが示された。
• 外側のモーティル（約15 Mmを超過）では、白熱由来の速度がUV由来の速度を上回っており、この領域では一般のプラズマの流出が、個々の明るいポイントの運動よりも強いことが示唆された。
• UVと白熱データ間の速度差は統計的に有意であり、測定誤差に起因するものではない。
• ペヌンブラ領域では、主にUVデータに内向きの運動が検出されたが、TRACEの空間分解能の制限により限定的であった。
• モーティル領域外では、白熱データにスーパーグランジュラー構造が、径方向速度の環状構造および交互に現れる接線方向の流れとして観測された。