[논문 리뷰] Velocity vectors of a quiescent prominence observed by Hinode/SOT and the MSDP (Meudon)

B. Schmieder, Ramesh Chandra외 2명|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|2009. 11. 26.

Optical measurement and interference techniques인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 Hinode/SOT Hα 영상과 동시에 측정된 MSDP 분광측정을 조합하여 안정된 태양 프로미네인스 내 3차원 속도 벡터를 측정한다. 결과적으로, 시야 방향 도플러 이동과 유사한 횡방향 속도(모서리에서 최대 ±15 km s⁻¹)를 관측하여, Hα 영상에서 관측된 수직 구조가 진정한 수직 자기장 튜브가 아니라 기울어진 자기장 선의 3차원 투영일 수 있음을 시사하며, 정적 프로미네인스 모델에 도전한다.

ABSTRACT

The dynamics of prominence fine structures is a challenge to understand the formation of cool plasma prominence embedded in the hot corona. Recent observations from the high resolution Hinode/SOT telescope allow us to compute velocities perpendicularly to the line-of-sight or transverse velocities. Combining simultaneous observations obtained in H-alpha with Hinode/SOT and the MSDP spectrograph operating in the Meudon solar tower we derive the velocity vectors of a quiescent prominence. The velocities perpendicular to the line-of-sight are measured by time slice technique, the Dopplershifts by the bisector method. The Dopplershifts of bright threads derived from the MSDP reach 15 km/s at the edges of the prominence and are between +/- 5 km/s in the center of the prominence. Even though they are minimum values due to seeing effect, they are of the same order as the transverse velocities. These measurements are very important because they suggest that the verticalstructures shown in SOT may not be real vertical magnetic structures in the sky plane. The vertical structures could be a pile up of dips in more or less horizontal magnetic field lines in a 3D perspective, as it was proposed by many MHD modelers. In our analysis we also calibrate the Hinode H-alpha data using MSDP observations obtained simultaneously.

연구 동기 및 목표

• 동시 고해상도 관측을 이용하여 안정된 프로미네인스 내 3차원 속도 벡터를 측정하기.
• Hα 영상에서 관측된 수직 구조가 진정한 수직 자기장 구조인지, 아니면 기울어진 자기장 선의 투영인지 평가하기.
• 동시 MSDP 분광 측정을 이용하여 Hinode Hα 데이터를 校정하기.
• 미세한 프로미네인스 구조의 역학성과 그들의 자기장 구조와의 관계를 조사하기.
• 부수적 극성과 자기장 재결합이 프로미네인스 역학성에 미치는 역할 평가하기.

제안 방법

• 시야 방향과 수직인 횡방향 속도를 유도하기 위해 Hinode/SOT Hα 시간 시리즈 데이터에 시간 슬라이스 기법 적용.
• MSDP Hα 분광도에서 이분법을 사용하여 시야 방향 도플러 이동 측정.
• JOP 178 공동 캠페인 동안 Hinode/SOT 및 메우돈 태양탑의 MSDP에서 동시에 관측.
• SOT에서 유도한 횡방향 속도와 MSDP에서의 축방향 속도를 조합하여 속도 벡터 재구성.
• 동시 MSDP 강도 및 속도 측정을 이용하여 Hinode Hα 이미지의 데이터 보정.
• SOHO/MDI의 자기장 데이터 분석을 통해 자기장 강도 및 극성 구성 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 프로미네인스에서 관측된 수직 Hα 구조는 진정한 수직 자기장 구조인가, 아니면 기울어진 자기장 선의 투영인가?
• RQ2 SOT에서 유도한 횡방향 속도와 MSDP에서의 시야 방향 도플러 이동 간의 비교는 어떻게 되는가?
• RQ3 부수적 극성과 자기장 재결합이 프로미네인스 역학성에 미치는 역할은 무엇인가?
• RQ4 관측된 속도 패턴이 정적 플럭스 튜브 모델보다 3차원 자기장 모델을 얼마나 잘 지지하는가?
• RQ5 관측된 속도 구조는 자기장 떠오름, 열적 팽창, 또는 재결합 사건에 의해 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 시간 슬라이스 분석을 통해 유도된 횡방향 속도는 프로미네인스 모서리에서 최대 15 km s⁻¹에 이르며, 도플러 이동과 유사한 크기를 가짐.
• MSDP에서의 도플러 이동은 모서리에서 ±15 km s⁻¹, 중심 영역에서 ±5 km s⁻¹이며, 시야 효과로 인해 값이 과소평가될 가능성이 있음.
• 횡방향 속도와 시야 방향 속도의 크기 유사성은 수직 Hα 구조가 3차원 공간에서 기울어진 자기장 선의 투영일 가능성이 높음을 시사함.
• 프로미네인스는 자기장 강도가 ≤10 G인 약한 자기장 영역에 위치하며, 빠르게 변화할 수 있는 작은 극성이 있어 동적 행동을 유도할 수 있음.
• 관측된 데이터는 자기장 선이 기울어져 있고, 프로미네인스 물질이 그 기울어진 자기장 선의 곡선 안에 갇혀 있는 3차원 자기장 모델을 지지함. 수직 플럭스 튜브 모델보다 더 적합함.
• 밝은 가장자리와 어두운 공동은 준분리면에서의 자기장 재결합 또는 압력 증가로 인해 발생할 수 있으며, 기포 형성 및 플라즈마 분출과 관련이 있을 수 있음.