[論文レビュー] Transverse Motions of Chromospheric Type II Spicules Observed by the New Solar Telescope

V. I. Abramenko, Ali Kılçık+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2012

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 3

ひとこと要約

高分解能Hαオフバンドデータとニューローサルテレスコープを用いたモーレットウェーブレット解析により、太陽北極付近のタイプIIスパイクルが平均90秒の周期でコherentな横方向振動を示し、顕著な高周波数成分（30–180秒）を有することが明らかになった。これは、大規模磁場と出現する小規模な双極子磁場の磁気リコネクションによって生じ、磁場線に沿ってキックモードMHD波が励起されることを示唆している。

ABSTRACT

Using high resolution off-band \ha data from the New Solar Telescope and Morlet wavelet analysis technique, we analyzed transverse motions of type II spicules observed near the North Pole of the Sun. Our new findings are that i) some of the observed type II spicules display kink or an inverse Y features, suggesting that their origin may be due to magnetic reconnection, and ii) type II spicules tend to display coherent transverse motions/oscillations. Also, the wavelet analysis detected significant presence of high frequency oscillations in type II spicules, ranging from 30 to 180 s with the the average period of 90 s. We conclude that at least some of type II spicules and their coherent transverse motions may be caused by reconnection between large scale fields rooted in the intergranular lanes and and small-scale emerging dipoles, a process that is know to generate high frequency kink mode MHD waves propagating along the magnetic field lines.

研究の動機と目的

• 高分解能太陽観測を用いて、太陽北極付近のコアスフィアリックなタイプIIスパイクルの横方向運動を調査すること。
• キックモードや逆Y字型の形状といった観測されたスパイクル特徴が、形成機構として磁気リコネクションを示唆するかを特定すること。
• 高度な信号処理を用いて、タイプIIスパイクルにおけるコherentな振動の存在と特徴を分析すること。
• 大規模磁場と小規模磁場の間の磁気リコネクションが、スパイクル内で高周波数MHD波を生成する役割を果たすかを調査すること。
• スパイクルの力学的挙動とMHD波生成を、リコネクション過程によって結びつける物理的メカニズムを確立すること。

提案手法

• ニューローサルテレスコープを用いて、高分解能Hαオフバンド観測を実施し、コアスフィアリックなスパイクル構造を捉えた。
• スパイクル運動の時間系列データにモーレットウェーブレット解析を適用し、周期性や振動特性を同定した。
• ウェーブレットパワースペクトルから横方向変位振幅と振動周期を抽出し、コherencyと周波数成分を評価した。
• スパイクル構造におけるキックや逆Y字型の空間的特徴を特定し、磁気リコネクションの兆候を推定した。
• 振動周期の統計的分析は30–180秒の範囲に焦点を当て、主要周波数と平均周期の特定に注力した。
• 理論的解釈では、観測された振動を、間隔の磁場線と出現する双極子との間の磁気リコネクションによって励起されたキックモードMHD波に関連づけた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽北極付近のタイプIIスパイクルはコherentな横方向運動を示すか？その主な周期は何か？
• RQ2 タイプIIスパイクルに見られるキック型や逆Y字型の形状は、磁気リコネクションプロセスの兆候であるとみなせるか？
• RQ3 タイプIIスパイクルにおける横方向振動の周波数スペクトルは何か？高周波数成分（30–180秒）が支配的であるか？
• RQ4 観測された横方向運動は、磁気リコネクションによって励起されたキックモードMHD波によって説明可能か？
• RQ5 大規模磁場と小規模な出現双極子との間のリコネクションが、スパイクル力学に果たす役割は何か？

主な発見

• 一部のタイプIIスパイクルはキック型や逆Y字型の形状を示し、磁気リコネクションによる発生可能性を示唆している。
• タイプIIスパイクルは、主な平均周期が90秒であるコherentな横方向振動を示している。
• ウェーブレット解析により、タイプIIスパイクルに顕著な高周波数振動（30–180秒）が存在することが判明した。
• コherentで高周波数の横方向運動の存在は、これらのスパイクルがキックモードMHD波によって駆動されているという仮説を支持している。
• 観測された力学的挙動は、間隔の磁場線に根ざした大規模磁場と小規模な出現双極子との間の磁気リコネクションによって最もよく説明できる。
• リコネクション過程により、磁場線に沿ってキックモードMHD波が励起され、観測された振動特性と整合的である。