[논문 리뷰] H-alpha features with hot onsets III. Fibrils in Lyman-alpha and with ALMA

Robert J. Rutten|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 05.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 60인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 태양의 코로나층에서 관측되는 긴 투명도가 낮은 H-알파 섬유가 뜨거운 일시적 가열 사건(PHE)의 잔여물이며, 비균형 이온화에 의해 후기 가열 투과도를 생성한다는 것을 제안한다. Saha-Boltzmann 기반 투과도 모델링을 통해, ALMA가 이러한 섬유를 밀리미터 파장에서 매우 투명한 구조로 관측할 것으로 예측하며, 이는 기존의 가정보다 더 풍부한 데이터를 제공할 것이다. 이는 초기 가열 사건 이후 잔류 이온화로 인한 높은 투과도 때문이기 때문이다.

ABSTRACT

In H-alpha most of the solar surface is covered by dense canopies of long opaque fibrils, but predictions for quiet-Sun observations with ALMA have ignored this fact. Comparison with Ly-alpha suggests that the large opacity of H-alpha fibrils is caused by hot precursor events. Application of a recipe that assumes momentary Saha-Boltzmann extinction during their hot onset to millimeter wavelengths suggests that ALMA will observe H-alpha-like fibril canopies, not acoustic shocks underneath, and will yield data more interesting than if these canopies were transparent.

연구 동기 및 목표

• 조용한 태양 코로나층에서 흔히 관측되는 H-알파 섬유가 ALMA 관측을 통해 밀리미터 파장에서 어떻게 나타나는지 조사하기.
• 이전의 ALMA 예측에서 조용한 태양 코로나층 연구에 있어 섬유의 투과도가 간과된 문제를 다루기.
• 긴 H-알파 섬유가 동적인 충격이 아니라 과거의 전파 가열 사건(PHE)의 잔여물인 '기수 흔적'이라는 가설을 시험하기.
• 비균형 이온화와 재결합이 H-알파, 라이만-알파, 그리고 밀리미터 대역에서의 스펙트럼 가시성에 미치는 영향을 평가하기.
• ALMA 데이터에서 섬유 캐노피의 관측 가능 신호를 예측하며, 특히 뜨거운 가열 사건 이후 잔류 이온화로 인한 높은 투과도에 초점을 맞추기.

제안 방법

• 비균형 이온화를 가정하여, 뜨거운 가열 사건 기간 동안 일시적인 Saha-Boltzmann 투과도를 적용하여 밀리미터 파장에서의 투과도를 추정한다.
• H-알파(6563 Å), 라이만-알파(1216 Å), 그리고 ALMA 밀리미터 대역에서 코로나층 구조물의 가시성을 비교한다.
• 긴 긴 투명도가 낮은 H-알파 섬유가 PHE 이후 잔여물임을 관측적 증거로 삼으며, 비행기 기수 흔적과 유사하게 간주한다.
• 비균형 조건 하에서 수소 선의 복사 전달을 모델링하며, 주로 n=2 준위의 자극(10.2 eV)에 집중한다.
• CHIANTI, SolarSoft, ADS 라이브러리에서 제공하는 스펙트럼 진단 데이터를 활용하여 원자 데이터 및 모델링를 지원한다.
• PHE 이후 잔류 이온화로 인한 높은 투과도로 인해 ALMA가 섬유 캐노피를 투명한 구조로 관측할 것으로 예측한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 H-알파 섬유가 후기 가열 이온화로 인해 투과도가 높은 경우, ALMA는 어떻게 이를 관측할 것인가?
• RQ2 왜 긴 H-알파 섬유가 비활성 지역을 포함한 조용한 태양 코로나층 전역에 널리 퍼져 있는가?
• RQ3 H-알파 섬유의 높은 투과도는 무엇으로 인한 것인가? 그리고 이는 지속적인 충격이 아닌 일시적 가열 사건 때문인가?
• RQ4 비균형 이온화는 H-알파, 라이만-알파, 그리고 밀리미터 대역에서 코로나층 구조물의 가시성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 ALMA는 섬유 캐노피를 투명한 구조로 관측할 수 있으며, 이는 음향 충격을 관측하는 것보다 더 정보가 풍부한 데이터를 제공할 수 있는가?

주요 결과

• H-알파 섬유는 과거의 뜨거운 가열 사건 이후 잔류 이온화로 인해 ALMA 관측에서 매우 투과도가 낮게 나타날 것으로 예측된다. 이는 음향 충격 때문이 아니라 후기 가열로 인한 것이다.
• H-알파 섬유의 투과도는 뜨거운 가열 사건 기간 동안 일시적인 Saha-Boltzmann 투과도에 기인하며, 이는 밀리미터 파장에서 높은 투과도로 이어진다.
• ALMA는 섬유 캐노피를 투과도가 높은 구조로 관측할 것으로 예측되며, 이는 투명한 경우보다 더 풍부한 정보를 제공할 것이다.
• 모델은 스피큘스-II와 코로나 강우가 H-알파 또는 Ca II H보다 ALMA에서 더 투과도가 높게 나타날 것으로 예측한다. 이는 유사한 후기 가열 투과도 때문이기 때문이다.
• 정적 필라멘트는 빈번한 소규모 가열 사건으로 인해 밀리미터 파장에서의 투과도가 증가할 수 있으며, 이는 기존 H-알파 모델링으로부터 유도된 것보다 낮은 온도를 시사한다.
• 본 연구는 이전에 섬유 캐노피가 투명하다고 가정한 바를 도전하며, 그 가시성에서 후기 가열 투과도가 지배적인 역할을 한다고 주장한다.