[论文解读] H-alpha features with hot onsets III. Fibrils in Lyman-alpha and with ALMA

Robert J. Rutten|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2016

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 60被引用 10

一句话总结

本文提出，太阳色球层中长而不透明的H-alpha纤维是热瞬态加热事件（PHEs）的残余物，这些事件通过非平衡电离产生后加热不透明性。基于Saha-Boltzmann的消光建模表明，ALMA将探测到这些纤维作为高度不透明的毫米波结构，而非底层激波，由于初始加热事件后残留电离导致的高不透明性，其数据丰富程度高于以往假设。

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.

研究动机与目标

• 研究H-alpha纤维——在宁静太阳色球层中普遍存在——在毫米波段通过ALMA观测的呈现方式。
• 解决以往ALMA对宁静太阳色球层研究中忽略纤维不透明性的问题。
• 检验长H-alpha纤维是过去传播加热事件（PHEs）的“凝结尾迹”，而非动态激波的假设。
• 评估非平衡电离与复合对H-alpha、莱曼-alpha及毫米波段光谱可见性的影响。
• 预测纤维顶篷在ALMA数据中的可观测特征，强调其因加热事件后残留电离导致的不透明性。

提出的方法

• 在热起始期间应用瞬时Saha-Boltzmann消光，以估计非平衡电离条件下的毫米波段不透明度。
• 比较H-alpha（6563 Å）、莱曼-alpha（1216 Å）和ALMA毫米波段中色球层特征的可见度。
• 利用长而暗淡的H-alpha纤维作为PHE后遗物的观测证据，类比于飞机凝结尾迹。
• 在非平衡条件下建模氢线的辐射转移，聚焦于n=2能级激发（10.2 eV）。
• 依赖CHIANTI、SolarSoft和ADS数据库的光谱诊断数据支持原子数据与建模。
• 预测由于PHE后残留电离导致的高不透明性，ALMA将观测到纤维顶篷为不透明结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 如果H-alpha纤维因后加热电离而变得不透明，ALMA将如何观测它们？
• RQ2 为何长H-alpha纤维在宁静太阳色球层，尤其是在非活跃区域中如此普遍？
• RQ3 H-alpha纤维的高不透明性由何引起？是否源于瞬态加热事件而非持续激波？
• RQ4 非平衡电离如何影响H-alpha、莱曼-alpha及毫米波段中色球层结构的可见性？
• RQ5 ALMA能否探测到纤维顶篷为不透明结构？这是否能提供比探测声学激波更丰富的数据？

主要发现

• 由于过去热起始事件后的残留电离，H-alpha纤维在ALMA观测中预计表现为高度不透明，而非源于声学激波。
• H-alpha纤维的不透明性归因于热起始期间的瞬时Saha-Boltzmann消光，导致毫米波段出现高不透明性。
• ALMA预计会将纤维顶篷观测为不透明结构，其数据信息量高于假设其透明的情况。
• 该模型预测，喷流-II与日冕雨在ALMA中将比在H-alpha或Ca II H中显得更不透明，原因在于类似的后加热不透明性。
• 宁静日珥可能因频繁的小型加热事件而表现出增强的毫米波段不透明性，暗示其温度低于标准H-alpha建模所推断的值。
• 本研究挑战了以往认为纤维顶篷透明的假设，主张后加热不透明性在它们跨波段可见性中起主导作用。