[논문 리뷰] Horizontal flow fields observed in Hinode G-band images II. Flow fields in the final stages of sunspot decay

M. Verma, H. Balthasar외 5명|JAXA Repository (JAXA)|2011. 12. 07.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 41인용 수 21

한 줄 요약

이 연구는 히노데, SDO, VTT 관측을 통한 다중 파장 관측을 통해 태양 spots의 최종 붕괴 단계를 조사하며, 반두문이 사라진 후에도 지속되는 모트 유량과 이동하는 자기장 특징(MMFs)을 규명한다. 주요 발견으로는 방사형 MMF 경로의 검출, 상층 대기에서의 초반두문 구조, 붕괴 후에도 유지되는 일관된 낮은 산란도 유량 패턴이 있으며, 이는 자기력선 분산이 대류에 지속적인 영향을 미친다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We present a subset of multi-wavelengths observations obtained with the Japanese Hinode mission, the Solar Dynamics Observatory (SDO), and the Vacuum Tower Telescope (VTT) at Observatorio del Teide, Tenerife, Spain during the time period from 2010 November 18-23. Horizontal proper motions were derived from G-band and Ca II H images, whereas line-of-sight velocities were extracted from VTT Echelle H-alpha 656.28 nm spectra and Fe I 630.25 nm spectral data of the Hinode/Spectro-Polarimeter, which also provided three-dimensional magnetic field information. The Helioseismic and Magnetic Imager on board SDO provided continuum images and line-of-sight magnetograms as context for the high-resolution observations for the entire disk passage of the active region. We have performed a quantitative study of photospheric and chromospheric flow fields in and around decaying sunspots. In one of the trailing sunspots of active region NOAA 11126, we observed moat flow and moving magnetic features (MMFs), even after its penumbra had decayed. We also noticed a superpenumbral structure around this pore. MMFs follow well-defined, radial paths from the spot all the way to the border of a supergranular cell surrounding the spot. In contrast, flux emergence near the other sunspot prevented it from establishing such well ordered flow patterns, which could even be observed around a tiny pore of just 2 Mm diameter. After the disappearance of the sunspots/pores a coherent patch of abnormal granulation remained at their location, which was characterized by more uniform horizontal proper motions, low divergence values, and diminished photospheric Doppler velocities. This region, thus, differs significantly from granulation and other areas covered by G-band bright points. We conclude that this peculiar flow pattern is a signature of sunspot decay and the dispersal of magnetic flux.

연구 동기 및 목표

• 태양 spots의 최종 붕괴 단계 동안 광합성층 및 상층 대기의 유량장 역학을 이해하기 위해.
• 반두문이 사라진 후 이동하는 자기장 특징(MMFs)과 모트 유량이 자기력선 분산에 미치는 역할을 조사하기 위해.
• 태양 spots가 사라진 후에도 일관된 유량 패턴이 유지되는지, 그리고 그들이 과도한 대류나 밝은 점 영역과 어떻게 다를지 검토하기 위해.
• 상층 대기에서의 초반두문 구조가 광합성층 붕괴 이후에도 지속되는지 확인하여 자기장의 내성 여부를 평가하기 위해.
• 특히 약하거나 분할된 태양 spots에서, 자기력선의 태양면에서의 분포와 자기장 구조가 붕괴 기간 동안의 유량 조직화에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 히노데(G-band, Ca II H, 스펙트로-폴라미터), SDO/HMI(연속체 및 자기장도), VTT(Hα 및 Fe I 선)의 다중 파장 관측 자료를 사용하여 유량장을 분석하였다.
• 이미지 상호상관 기법을 이용해 G-band 및 Ca II H 이미지에서 수평 운동을 유도하였다.
• Hα 및 Fe I 선에서 고해상도 VTT Echelle 스펙트로그램에서 선형 속도를 추출하였다.
• 히노데 스펙트로-폴라미터 자료로부터 3차원 자기장 벡터를 재구성하였다.
• 시간 평균 유량도 및 산란도 필드를 계산하여 붕괴 후에도 지속되는 패턴을 식별하였다.
• 반두문이나 MMFs가 있는 영역과 없는 영역의 유량 구조를 비교 분석하여 자기장이 대류에 미치는 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 반두문이 완전히 붕괴된 후 광합성층에서 모트 유량과 이동하는 자기장 특징(MMFs)이 지속되는가?
• RQ2 붕괴 기간 동안 MMFs와 상층 대기에서의 초반두문 구조(예: 초반두문) 사이의 공간적 및 운동학적 관계는 어떠한가?
• RQ3 태양 spots 근처에서 자기력선의 분출이 고립된 붕괴 중 태양 spots와 비교할 때 수평 유량의 조직화에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 태양 spots의 마지막 어두운 특징이 사라진 후 광합성층에서 어떤 특징적인 유량 패턴이 나타나는가?
• RQ5 분산된 자기장이 산란도 및 속도 필드를 통해 반영하는 대류 패턴에 얼마나 깊이 영향을 미치는가?

주요 결과

• 붕괴 중 태양 spots A 주변에서 태양 spots가 완전히 사라질 때까지 MMFs가 관측되었으며, 타입 II 및 U자형 MMFs가 잘 조직화된 모트 유량을 형성하였다.
• 11월 18일 G-band 이미지에서 반두문이 사라진 후에도 Hα 선핵 이미지에서 지속적인 초반두문 구조가 관측되어 상층 대기에서의 자기장 특징가 광합성층의 것보다 오래 지속된다는 것을 시사한다.
• 반두문 필라멘트가 없는 2 Mm 직경의 흑점에서도 MMFs가 존재하여 Evershed 유량과 MMFs가 밀접하게 연결되어 있다는 가정에 도전한다.
• 태양 spots의 마지막 특징이 사라진 후에도 광합성층에서 일관되고 낮은 산란도 유량 패턴이 지속되었으며, 이는 과도한 대류나 밝은 점 영역과는 상당히 다름을 보였다.
• 붕괴 영역의 상층 대기 유량은 이전 단계에 비해 속도가 증가하여 자기장이 대기역학에 장기간 영향을 미친다는 것을 시사한다.
• 붕괴 후의 유량 패턴—균일한 운동, 낮은 산란도, 감소한 도플러 속도를 특징으로 하며—분산된 자기력선이 대류에 영향을 미친다는 서식으로 확인되었다.