[论文解读] Solar H-alpha features with hot onsets. IV. Network fibrils

Robert J. Rutten, L. Rouppe van der Voort+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2019

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 43被引用 4

一句话总结

该论文提出，太阳色球层中观测到的长而暗的Hα纤维是间歇性、小尺度加热事件（尤其是II型喷焰）的冷却余晖，其中氢的部分电离先于复合，导致光学厚度增强，从而使纤维可见。高分辨率Hα观测显示，这些纤维追踪了先前快速蓝移和红移速度变化（RBEs/RREs）的路径，表明色球纤维并非静态结构，而是瞬态加热事件的动态尾迹，非平衡电离和光学厚度在它们的可见性中起关键作用。

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.

研究动机与目标

• 调查在磁网络区周围观测到的长而纤细的暗Hα纤维的起源。
• 确定这些纤维是否为先前加热事件的残余，特别是与II型喷焰相关的快速蓝移和红移速度变化（RBEs/RREs）。
• 评估部分氢电离和非平衡光学厚度在Hα纤维可见性中的作用。
• 评估这些纤维是否代表瞬态加热后冷却气体返回色球层，而非静态磁结构。
• 通过展示局部气体历史和动态电离过程的重要性，挑战色球层建模中的统计平衡假设。

提出的方法

• 利用瑞典1米太阳望远镜（SST）上的CRisp成像光谱偏振仪（CRISP）获取的高分辨率Hα成像序列，覆盖Hα线的蓝翼和红翼。
• 通过将纤维的出现与RBEs和RREs（Hα线蓝翼和红翼的快速运动、展宽特征）进行比较，分析Hα纤维的时间演化。
• 通过太阳动力学观测台（SDO）上的大气成像望远镜（AIA）多波段观测追踪加热事件，识别94、171、193和304 Å波段中的高温、加速喷流（PHEs）。
• 识别在PHEs之后数分钟出现的暗Hα纤维，通常与PHE轨迹对齐，并表现出红移核心反转，表明存在回流的冷却气体。
• 通过纤维形态的统计分析和与RBE/RRE事件的时间相关性，推断纤维并非静态，而是瞬态电离的动态余晖。
• 使用非平衡电离模型评估Hα光学厚度，表明部分电离后的复合会增强光学厚度，从而形成暗纤维。

实验结果

研究问题

• RQ1 长而暗的Hα纤维是否为II型喷焰等瞬态加热事件的余晖？
• RQ2 Hα线翼中的RBEs和RREs在多大程度上代表了这些加热事件在太阳表面的表现？
• RQ3 部分氢电离和非平衡复合在Hα纤维的形成与可见性中起什么作用？
• RQ4 为何纤维在磁网络区特别明显，尽管那里的强磁场活动并不显著？
• RQ5 气体的动态历史（尤其是先前的电离状态）如何决定Hα纤维的外观，从而挑战静态平衡模型？

主要发现

• 长而暗的Hα纤维通常在传播性加热事件（PHEs）之后数分钟出现，并与PHE轨迹对齐，表明它们是先前加热的冷却余晖。
• 当纤维之前出现RBEs或RREs时，其可见度最高，而RBEs/RREs是II型喷焰的在太阳表面的标志，表明这些事件与纤维形成之间存在因果关系。
• 纤维的高光学厚度归因于PHE路径上部分电离后的非平衡复合，而非静态密度增强。
• 纤维表现出红移的Hα核心反转，表明存在冷却气体的回流，与瞬态加热后的冷却阶段一致。
• 统计分析显示，最细的纤维与RBE/RRE事件的相关性最强，暗示最动态、最微小尺度的加热事件会留下最清晰的纤维痕迹。
• 结果表明，Hα色球层并非处于统计平衡状态，而是一个高度动态、三维且随时间变化的区域，其间歇性、小尺度的加热驱动了纤维状结构的形成。