[논문 리뷰] A new possibility to estimate the width, source location and velocity of halo CMEs

G. Michałek, N. Gopalswamy외 1명|arXiv (Cornell University)|2007. 10. 24.

Solar and Space Plasma Dynamics인용 수 79

한 줄 요약

이 논문은 SOHO/LASCO 은폐판 양측에서의 등장 시각 차이를 이용하여 헬로 CME의 진짜 속도, 각광폭, 소스 위치를 기하학적 방법으로 추정한다. 일정한 반경 속도와 대칭적이고 강체적인 원뿔 확장을 가정함으로써, 이 방법은 투영 효과를 보정하고, 헬로 CME는 평균적으로 1080 km/s의 속도와 120°의 광폭을 가지며, 일반적인 CME보다 훨씬 빠르고 넓다는 것을 밝힌다.

ABSTRACT

It is well know that the coronagraphic observations of halo CMEs are subject to projection effects. Viewing in the plane of the sky does not allow us to determine the crucial parameters defining geoeffectivness of CMEs, such as the velocity, width or source location. We assume that halo CMEs at the beginning phase of propagation have constant velocities, are symmetric and propagate with constant angular widths. Using these approximations and determining projected velocities and difference between times when CME appears on the opposite sides of the occulting disk we are able to get the necessary parameters. We present consideration for the whole halo CMEs from SOHO/LASCO catalog until the end of 2000. We show that the halo CMEs are in average much more faster and wider than the all CMEs from the SOHO/LASCO catalog.

연구 동기 및 목표

• 투영 효과로 인해 코로나그래프 관측이 헬로 CME의 진짜 지구 영향 매개변수를 정확히 파악하는 데 한계가 있다는 문제를 해결하기 위해.
• 은폐판의 양측에서의 관측 가능한 시각 차이를 이용해 헬로 CME의 진짜 속도, 각광폭, 소스 위치를 추정하기 위해.
• 관측된 천구 평면 속도 대신 보정된 초기 CME 매개변수를 제공함으로써 공간_WEATHER 예측을 향상시키기 위해.
• 헬로 CME가 SOHO/LASCO 카탈로그의 일반적인 CME와는 다름없이 더 빠르고 넓은 각광폭을 가지며, 이는 지구 영향 가능성의 잠재력을 높이는 고유한 CME 클래스임을 입증하기 위해.

제안 방법

• 헬로 CME가 일정한 반경 속도와 일정한 각광폭을 가지며 대칭적이고 강체적인 원뿔 형태로 확장된다고 가정한다.
• 은폐판의 동측에서의 첫 등장과 서측에서의 마지막 등장 사이의 시간 차이(ΔT)를 핵심 관측 가능 변수로 사용한다.
• CME의 각광폭(α), 소스 오프셋(r), 기울기 각도(γ), 그리고 투영 속도(Vx1, Vx2)를 포함한 기하학적 관계를 적용하여 진짜 매개변수를 유도한다.
• 서로 의존하는 네 개의 방정식을 푸는다: ΔT = (2R + r)/Vx2 - (2R - r)/Vx1, cos(γ) = r/R, cos(γ - α/2) = Vx1/V, 그리고 cos(180° - γ - α/2) = Vx2/V.
• SOHO/LASCO C2 및 C3 영상에서 헬로 CME의 관측 가능한 비대칭적인 시작 시간을 바탕으로 Vx1, Vx2, ΔT를 경험적으로 결정한다.
• 천구 평면 속도와 보정된 진짜 속도를 비교하여 결과를 검증함으로써, 투영 효과로 인해 평균적으로 약 20%의 보정이 필요하다는 것을 밝혀냈다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 투영 효과가 존재하더라도 SOHO/LASCO 관측 자료로부터 헬로 CME의 진짜 속도, 각광폭, 소스 위치를 추정할 수 있는가?
• RQ2 은폐판의 양측에서 헬로 CME가 첫 등장하고 마지막으로 나타나는 데 걸리는 시간 차이는 그 CME의 진짜 물리적 매개변수와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 헬로 CME는 SOHO/LASCO 카탈로그의 평균 CME보다 현저히 더 빠르고 넓은가? 만약 그렇다면, 어느 정도 더 빠르고 넓은가?
• RQ4 투영 효과는 관측된 천구 평면 속도를 얼마나 심하게 왜곡하는가? 그리고 이러한 왜곡은 정량적으로 보정할 수 있는가?
• RQ5 실제 관측의 맥락에서 헬로 CME에 대해 강체적이고 대칭적인 원뿔 모델을 가정하는 데에는 어떤 한계가 있는가?

주요 결과

• 헬로 CME의 평균 진짜 속도는 1080 km/s이며, SOHO/LASCO 카탈로그에 기록된 평균 속도의 약 두 배이다.
• 헬로 CME의 평균 각광폭은 120°이며, 40°에서 172°의 범위를 가지며, 일반적인 CME보다 현저히 넓다는 것을 시사한다.
• 헬로 CME는 태양 중심에 가까이 기원하며, 소스 위치 분포는 γ ≈ 65°에서 피크를 이룬다. 이는 중심 자오선을 향한 강한 경향성을 나타낸다.
• 투영 효과는 CME 속도가 높을수록 증가하며, 평균적으로 천구 평면 속도는 진짜 속도를 약 20% 정도 낮게 평가한다.
• 1996년에서 2000년 사이 SOHO/LASCO 카탈로그에 포함된 131개의 헬로 CME 중 73개에 대해 이 방법이 진짜 매개변수를 성공적으로 추정하였다. 나머지 경우는 복잡성이나 희미함으로 인해 실패하였다.
• 결과는 헬로 CME가 고속과 넓은 각광폭으로 인해 지구 영향 가능성 잠재력이 높은 고유한 CME 클래스임을 확인한다.