[논문 리뷰] Systematic Microwave Source Motions along Flare-arcade Observed by Nobeyama Radioheliograph and AIA/SDO

Sujin Kim, K. Shibasaki외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 10. 10.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 2011년 2월 15일 발생한 X2.2급 플레어 동안 노베야마 라디오헬리오그래프(NoRH)의 17 GHz 고주기 데이터와 SDO/AIA EUV 영상기를 사용하여, 플레어-아케이드를 따라 체계적인 마이크로파 소스 중심 이동을 처음으로 관측하였다. 이 이동은 두 단계로 나뉘며 각각 34 km s⁻¹ 및 22 km s⁻¹의 속도로 발생하였으며, 가속된 전자의 기여가 우세한 기장기반 방출에 의해 발생한 전자 가속 부위의 이동으로 해석된다.

ABSTRACT

We found systematic microwave source motions along a flare-arcade using Nobeyama Radioheliograph (NoRH) 17 GHz images. The motions were associated with a X-class disk flare which occurred on 15th February 2011. For this study, we also used EUV images from Atmospheric Imaging Assembly (AIA) and magnetograms from Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) onboard Solar Dynamics Observatory, and multi-channel microwave data from Nobeyama Radiopolarimeters (NoRP) and Korean Solar Radio Burst Locator (KSRBL). We traced centroids of the microwave source observed by NoRH 17 GHz during the flare and found two episodes of the motion with several facts: 1) The microwave source moved systematically along the flare-arcade, which was observed by the AIA 94 A in a direction parallel to the neutral line. 2) The period of each episode was 5 min and 14 min, respectively. 3) Estimated parallel speed was 34 km/s for the first episode and 22 km/s for the second episode. The spectral slope of microwave flux above 10 GHz obtained by NoRP and KSRBL was negative for both episodes, and for the last phase of the second episodes, it was flat with the flux of 150 sfu. The negative spectrum and the flat with high flux indicate that the gyrosynchrotron emission from accelerated electrons was dominant during the source motions. The sequential images from the AIA 304 A and 94 A channels revealed that there were successive plasma eruptions and each eruption was initiated just before the start time of the microwave sources motion. Based on the results, we suggest that the microwave source motion manifests the displacement of the particle acceleration site caused by plasma eruptions.

연구 동기 및 목표

• 주요 X급 태양 플레어 동안 마이크로파 소스 이동의 역학을 조사하기 위해.
• 마이크로파 소스 이동과 EUV에서 관측된 플라즈마 분출 간의 관계를 규명하기 위해.
• 다중 파장 및 고주기 관측을 통해 체계적인 마이크로파 소스 이동의 물리적 메커니즘을 규명하기 위해.
• 이동이 코로나 내 입자 가속 부위의 이동을 반영하는지 명확히 하기 위해.
• 마이크로파 및 딱딱한 X선 소스 행동을 비교하여 방출 부위 역학의 차이를 이해하기 위해.

제안 방법

• 플레어 기간 동안 1초 주기의 노베야마 라디오헬리오그래프(NoRH) 영상에서 17 GHz 마이크로파 소스 중심 위치를 추적하였다.
• 플라즈마 분출 시기를 규명하기 위해 마이크로파 소스 이동과 AIA 304 Å 및 94 Å 채널의 EUV 밝아짐 현상 간 상관관계를 분석하였다.
• NoRP 및 KSRBL 데이터를 사용하여 10 GHz 이상의 마이크로파 스펙트럼을 분석하여 스펙트럼 기울기 및 복사 강도 변화를 도출하였다.
• 자기장 구성 및 중성선 방향을 분석하기 위해 HMI 자기장 영상기를 활용하였다.
• RHESSI 딱딱한 X선 데이터와 마이크로파 소스 이동을 비교하여 소스 위치 및 이동의 일관성을 평가하였다.
• 비대칭 필라멘트 분출 및 자기음파 전파 모델을 적용하여 관측된 이동을 해석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2011년 2월 15일 X급 플레어 동안 플레어-아케이드를 따라 마이크로파 소스 중심이 체계적으로 이동하는 원인은 무엇인가?
• RQ2 EUV에서 관측된 플라즈마 분출의 시기 및 운동학적 특성은 마이크로파 소스 이동의 시작 및 지속 기간과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ3 마이크로파 소스 이동이 관측됨에도 불구하고 딱딱한 X선 소스는 체계적인 이동을 보이지 않는 이유는 무엇이며, 이는 입자 침강에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 10 GHz 이상의 마이크로파 복사 강도 스펙트럼 기울기 및 강도 변화는 방출 전자의 성격을 어떻게 반영하는가?
• RQ5 마이크로파 소스 이동을 전자 가속 부위의 이동을 직접적으로 나타내는 지표로 해석할 수 있는가?

주요 결과

• 플레어-아케이드를 따라 두 개의 명확한 마이크로파 소스 이동 단계가 관측되었으며, 각각 5분 및 14분 지속되었다.
• 두 단계 동안 마이크로파 소스는 자기 중성선에 평행하게 각각 34 km s⁻¹ 및 22 km s⁻¹의 속도로 이동하였다.
• 두 단계 동안 10 GHz 이상의 마이크로파 복사 강도 스펙트럼 기울기는 음수였으며, 이는 가속된 전자에 의한 기장기반 방출을 나타낸다.
• 두 번째 단계의 최종 단계에서 스펙트럼은 평탄해졌고, 복사 강도는 150 sfu에 도달하여 고에너지 전자 주입과 강한 방출을 시사한다.
• AIA 304 Å 및 94 Å 채널에서의 연속적인 플라즈마 분출이 각 마이크로파 소스 이동 단계의 시작 이전에 관측되었다.
• RHESSI 딱딱한 X선 소스에서는 체계적인 이동이 관측되지 않았지만 마이크로파 소스에서는 관측된 점을 바탕으로, 자기 거울 효과 또는 복잡한 자기장 구조가 발목을 잡고 있는 것으로 추정된다.