[논문 리뷰] Solar H-alpha features with hot onsets. IV. Network fibrils

Robert J. Rutten, L. Rouppe van der Voort외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 08. 25.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 43인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 태양 코로나층에서 관측된 긴 어두운 Hα 섬유가 간헐적이고 소규모 가열 사건—특히 유형 II 스피큘레이션—의 냉각 잔여물이며, 부분적인 수소 이온화가 재결합 이전에 발생하여 투과도가 증가해 섬유가 눈에 띄게 되는 것으로 제안한다. 고해상도 Hα 관측 결과, 이러한 섬유는 이전의 급속한 청색 및 빨간색 이동 특징(RBEs/RREs)의 경로를 따라 나타나며, 코로나층 섬유가 정적인 구조가 아니라 일시적인 가열의 동적 꼬리 자국임을 시사한다. 비균형 이온화와 투과도가 이들의 가시성에서 핵심적인 역할을 한다.

ABSTRACT

Even in quiet areas underneath coronal holes the solar chromosphere contains ubiquitous heating events. They tend to be small scale and short lived, hence difficult to identify. Here we do not address their much-debated contribution to outer-atmosphere heating, but their aftermaths. We performed a statistical analysis of high-resolution observations in the Balmer H-alpha line to suggest that many slender dark H-alpha fibrils spreading out from network represent cooling gas that outlines tracks of preceding rapid type II spicule events or smaller similar but as yet unresolved heating agents in which the main gas constituent, hydrogen, ionizes at least partially. Subsequent recombination then causes dark H-alpha fibrils enhanced by nonequilibrium overopacity. We suggest that the extraordinary fibrilar appearance of the H-alpha chromosphere around network results from intermittent, frequent small-scale prior heating.

연구 동기 및 목표

• 네트워크 영역 주변 태양 코로나층에서 관측된 긴 섬유 모양의 어두운 Hα 섬유의 기원을 조사하기 위해.
• 이러한 섬유가 특히 빠른 청색 및 빨간색 이동 특징(RBEs/RREs)과 관련된 유형 II 스피큘레이션과 관련된 이전 가열 사건의 잔여물인지 확인하기 위해.
• 부분 수소 이온화와 비균형 투과도가 Hα에서 이러한 섬유의 가시성에 미치는 역할를 평가하기 위해.
• 이러한 섬유가 정적인 자기장 구조가 아니라 일시적인 가열 이후 코로나층으로 되돌아오는 냉각 기체를 나타내는지 평가하기 위해.
• 코로나층 모델링에서 통계적 평형을 가정하는 것에 도전하며, 국소 기체의 역사와 동적 이온화 과정의 중요성을 입증하기 위해.

제안 방법

• 스웨덴 1미터 태양망원경(SST)에 탑재된 CRisp Imaging SpectroPolarimeter(CRISP)에서 확보한 고해상도 Hα 영상 시퀀스를 활용하여 Hα 선의 청색 및 빨간색 외곽을 모두 분석하였다.
• RBEs와 RREs—Hα 선의 청색 및 빨간색 외곽에서 관측되는 빠르게 움직이는 넓은 피크 특징—와의 시간적 변화를 비교함으로써 Hα 섬유의 시간적 진화를 분석하였다.
• Solar Dynamics Observatory(SDO)의 대기 영상 어셈블리(AIA)에서 확보한 다중 파장 관측 자료를 활용하여, 94, 171, 193, 304 Å 파장대에서의 뜨거운 가속화된 제트(PHEs)를 식별하였다.
• PHE 발생 후 몇 분 내로 어두운 Hα 섬유가 나타나며, 일반적으로 PHE의 경로와 일치하고 핵심 부분의 빨간색 이동 반전을 보이며 냉각 기체의 후류를 나타내는 것으로 확인하였다.
• 섬유의 형태와 RBE/RRE 사건과의 시간적 상관관계를 통계적으로 분석하여, 섬유가 정적인 구조가 아니라 일시적인 이온화의 동적 잔여물임을 추론하였다.
• 비균형 이온화 모델을 사용하여 Hα 투과도를 평가하였으며, 부분 이온화 이후 재결합이 투과도를 증가시키고 어두운 섬유를 생성함을 보여주었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 긴 어두운 Hα 섬유는 유형 II 스피큘레이션과 같은 일시적인 가열 사건의 잔여물인가?
• RQ2 Hα 외곽에서 관측되는 RBEs와 RREs가 이러한 가열 사건의 지표면에서의 표현인가?
• RQ3 부분 수소 이온화와 비균형 재결합이 Hα 섬유의 형성과 가시성에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 강한 자기 활동이 없는 상황에서도 왜 섬유가 네트워크 영역에서 특히 두드러지게 나타나는가?
• RQ5 기체의 동적 역사를, 특히 이전의 이온화 상태가 Hα 섬유의 외관을 결정하는 데 어떻게 기여하며, 정적 평형 모델에 도전하는가?

주요 결과

• 긴 어두운 Hα 섬유는 빠르게 진행되는 가열 사건(PHEs) 이후 몇 분 내로 자주 나타나며, PHE의 경로와 일치함으로써 이는 이전 가열의 냉각 잔여물임을 시사한다.
• 섬유가 가장 명확하게 나타나는 경우는 RBEs 또는 RREs 이전에 발생한 경우이며, 이는 유형 II 스피큘레이션의 지표면에서의 표현으로서 이 사건들과의 인과관계를 시사한다.
• 섬유의 높은 투과도는 정적인 밀도 증가가 아니라 PHE 경로를 따라 부분 이온화 후 비균형 재결합으로 인한 것으로 기인한다.
• 섬유는 빨간색 이동 핵심 반전을 보이며, 일시적인 가열 이후 냉각 기체의 후류를 나타내며 일관된 양상을 보인다.
• 통계적 분석 결과, 가장 미세한 섬유는 RBE/RRE 사건과 가장 잘 상관관계를 보이며, 이는 가장 동적이고 소규모의 가열 사건이 가장 명확한 섬유 흔적을 남긴다는 것을 시사한다.
• 결과적으로 Hα 코로나층은 통계적 평형 상태가 아니라, 간헐적이고 소규모의 가열이 섬유형 구조를 형성하는 고도로 동적인 3차원 시간 의존 영역임을 시사한다.