[论文解读] Observation of an Instability in a 'Quiescent' Prominence

G. Stellmacher, E. Wiehr|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2012

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究首次通过Hα狭缝摆动成像和Ca II 8542谱线观测，记录到一个气泡状空腔在宁静日珥中传播的现象。该空腔表现出Hα辐射抑制（减弱超过16倍），传播速度为7–17 km/s，与MHD压缩波一致；多普勒速度偏移最高达12 km/s，表明存在侧向喷流，暗示在Kippenhahn-Schlüter模型中侧向磁稳定性被破坏。

ABSTRACT

We present the detection of a bubble-like cavity traveling through a quiescent prominence. The H-alpha emission in the cavity is >16 times smaller than in its surroundings. The cavity propagates almost with the phase-velocity of MHD compressive waves. We suggest a disruption of the lateral magnetic stability. The Ca II 8542 spectra indicate a material outflow along the lines of force up to 12 km/s.

研究动机与目标

• 探究传统上被认为稳定的宁静日珥中出现的意外动态结构的物理成因。
• 确定观测到的气泡状空腔是否为真实的辐射缺失，还是多普勒速度偏移导致的非带内效应。
• 评估磁场不稳定性在触发日珥动力学中的作用。
• 测量径向速度和线宽展宽，以推断非热运动和喷流。
• 检验Kippenhahn-Schlüter磁稳定性准则在宁静日珥中的适用性。

提出的方法

• 采用0.5 Å带宽的高分辨率Hα狭缝摆动成像，追踪空腔的运动与形态。
• 同步使用双步近场聚焦像增强器进行Ca II 8542谱线观测，将曝光时间缩短至约1秒。
• 采用Kodalith胶片记录并进行对比度增强，以分析微弱的红外发射线。
• 空间分辨率和光谱分辨率分别约为1角秒和15 mÅ，可检测高达±120 km/s的多普勒位移。
• 利用连续谱强度作为最低检测限（为太阳圆面中心强度的3×10⁻³），估算Hα辐射缺失程度。
• 利用观测到的传播速度与MHD波理论（v_MHD = √(v_sound² + v_Alfven²)）比较，计算扰动的相速度。

实验结果

研究问题

• RQ1 气泡状空腔在宁静日珥中形成并传播的原因是什么？
• RQ2 观测到的空腔是否为真实的辐射缺失，还是多普勒位移造成的假象？
• RQ3 驱动观测到的日珥物质侧向喷流的物理机制是什么？
• RQ4 该扰动是否违反了Kippenhahn-Schlüter模型中的侧向磁稳定性准则？
• RQ5 观测到的速度与理论MHD波速及日珥下沉速度相比如何？

主要发现

• 与周围日珥相比，空腔的Hα辐射减弱了至少16倍，证实其为真实的辐射缺失。
• 空腔以7–17 km/s的速度传播，与MHD压缩波的相速度一致，要求磁声波速度在3至13 km/s之间。
• 在空腔边界处观测到最高达12 km/s的多普勒位移，表明日珥物质沿磁力线发生侧向喷流。
• 测得高达5 km/s的非热线宽展宽，表明日珥内部存在湍流或多组分流动。
• 观测到的速度与日珥物质在日冕中下沉的速度（Unsöld, 1970）高度一致，支持MHD波的解释。
• 该不稳定性被解释为Kippenhahn-Schlüter模型中侧向磁稳定性准则被小扰动所破坏的结果。