[논문 리뷰] H-alpha features with hot onsets. II. A contrail fibril

R. J. Rutten, L. Rouppe van der Voort|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 24.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 49인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 태양 코로나층에서 관측된 긴 H-알파 섬유가 현재의 자기장 또는 열역학적 조건을 직접적으로 나타내는 것이 아니라, 이전의 일시적인 가열 사건으로 남은 지속적인 어두운 흔적인 '기장'임을 제안한다. 다중 파장 관측과 사하-볼츠만 분석을 통해 저자들은 이러한 섬유가 이전의 알베르드파 가열(스피큘-II 유사 사건)의 결과이며, 그 가시성은 현재 플라즈마 성질이 아니라 가열 이후 냉각 과정에 의해 결정됨을 입증한다.

ABSTRACT

The solar chromosphere observed in H-alpha consists mostly of narrow fibrils. The longest typically originate in network or plage and arch far over adjacent internetwork. We use data from multiple telescopes to analyze one well-observed example in a quiet area. It resulted from the earlier passage of an accelerating disturbance in which the gas was heated to high temperature as in the spicule-II phenomenon. After this passage a dark H-Halpha fibril appeared as a contrail. We use Saha-Boltzmann extinction estimation to gauge the onset and subsequent visibilities in various diagnostics and conclude that such H-alpha fibrils can indeed be contrail phenomena, not indicative of the thermodynamic and magnetic environment when they are observed but of more dynamic happenings before. They do not connect across internetwork cells but represent launch tracks of heating events and chart magnetic field during launch, not at present.

연구 동기 및 목표

• 장수 H-알파 섬유의 기원을 태양 코로나층에서 특히 어두운 지속적 특징으로 나타나는 경우에 대해 조사한다.
• 기존 해석인 이러한 섬유가 현재 자기장 구조나 열역학적 상태를 반영한다는 해석을 도전한다.
• 이러한 섬유가 현재의 구조적 특징이 아니라 과거의 동적 사건 잔여물인지 확인한다.
• 일시적 가열 사건이 가열 후 냉각과 이온화 상태 변화를 통해 장수 H-알파 섬유를 형성하는 데 어떤 역할을 하는지 평가한다.
• 사하-볼츠만 열역학 모델링이 섬유의 가시성이 현재 조건과 과거 조건 중 어느 것을 반영하는지 구별할 수 있는지 평가한다.

제안 방법

• 스웨덴 1m 태양망원경(SST), 인터페이스 영역 이미징 스펙트로그래프(IRIS), 태양 동역학 관측위성(SDO)의 다중 기구 관측을 통해 동시성 H-알파, Ca II 8542 Å, Fe I 6303 Å 데이터를 확보하였다.
• 플라즈마의 이온화 상태를 추정하기 위해 다양한 광학적 깊이에서 전자 밀도와 온도를 추정하기 위해 사하-볼츠만 이온화 평형 계산을 적용하였다.
• 특히 H-알파 및 Ca II 8542 Å에서의 스펙트럼 선형형태의 시간적 분석을 통해 가열 사건의 발생과 감쇠를 추적하였다.
• 섬유의 H-알파에서의 가시성과 이온화 상태 및 전자 밀도 변화의 상관관계를 분석하여, 이것이 현재의 구조인지 잔여물인지 평가하였다.
• H-알파 날개와 선 중심에서의 도플러 이동 및 강도 변화를 사용하여 빠른 청색 및 적색 이동 변동(RBEs/RREs)을 식별하였으며, 이는 스피큘-II 유사 사건을 나타낸다.
• Fe I 6303 Å에서의 자기장 지도와 섬유의 형태를 비교하여, 섬유가 현재 자기장선과 일치하는지, 아니면 과거의 교란 경로와 일치하는지 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 코로나층에서 관측되는 긴 H-알파 섬유는 현재의 자기장 또는 열역학적 조건을 반영하는가, 아니면 과거의 동적 사건을 반영하는가?
• RQ2 어두운 H-알파 섬유의 가시성이 현재 플라즈마 성질이 아니라 가열 후 냉각과 이온화 상태 변화에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ3 내망세포 사이를 가로질러 보이는 섬유가 실제로 관측 시점의 자기장선을 따라가는가, 아니면 과거의 가열 교란의 경로를 따라가는가?
• RQ4 빠른 적색 이동 및 청색 이동 변동(RBEs/RREs)이 장수 H-알파 섬유 형성과 어느 정도 상관관계가 있는가?
• RQ5 이온화 상태에 대한 사하-볼츠만 분석이 현재 가열로 형성된 섬유와 과거 일시적 사건으로 형성된 섬유를 구별할 수 있는가?

주요 결과

• 관측된 장수 H-알파 섬유는 현재의 자기장 기구가 아니라, 이전의 일시적 가열 사건으로 남은 '기장'이었다.
• 섬유의 H-알파에서의 가시성은 현재의 열역학적 조건이 아니라 가열 후 냉각과 이온화 상태 변화에 의해 결정되었으며, 사하-볼츠만 모델링으로 확인되었다.
• 섬유 형성 이전에 고온으로 가열된 빠르고 가속도가 큰 교란이 있었으며, 이는 스피큘-II 현상과 일치하였다.
• 섬유는 내망세포를 가로질러 연결되어 있지 않았고, 오히려 가열 사건의 발사 경로를 나타내었으며, 관측 시점의 자기장선과는 일치하지 않았다.
• H-알파에서 섬유의 어두운 외관은 관측 시점의 복사가 부족하기 때문이 아니라, 냉각과 이온화 상태 변화로 인한 굴절도 감소 때문이었다.
• 이 연구는 이러한 섬유가 현재 자기장이나 플라즈마 조건을 신뢰할 수 있는 추적자로 쓸 수 없으며, 오히려 과거의 동적 활동을 반영한다는 결론을 내린다.