[论文解读] Velocity vectors of a quiescent prominence observed by Hinode/SOT and the MSDP (Meudon)

B. Schmieder, Ramesh Chandra+2 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Nov 26, 2009

Optical measurement and interference techniques被引用 5

一句话总结

本研究结合高分辨率太阳耀斑望远镜/SOT Hα 成像与同步的 MSDP 光谱观测，测量了宁静太阳日珥中三维速度矢量。研究发现横向速度与视线多普勒位移相当（边缘处达 ±15 km s⁻¹），表明 Hα 图像中的垂直结构可能是倾斜磁力线在三维空间中的投影，而非真实的垂直磁通量管，从而对静态日珥模型提出挑战。

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.

研究动机与目标

• 利用同步高分辨率观测测量宁静日珥中的三维速度矢量。
• 评估 Hα 图像中观测到的垂直结构是否为真实的垂直磁场结构，还是倾斜磁力线的投影。
• 利用同步的 MSDP 光谱测量对 Hinode Hα 数据进行校准。
• 研究日珥精细结构的动力学及其与磁场拓扑结构的关系。
• 评估寄生极性与磁重连在驱动日珥动力学中的作用。

提出的方法

• 对 Hinode/SOT Hα 时间序列数据应用时间切片技术，推导垂直于视线方向的横向速度。
• 对 MSDP Hα 光谱图使用双曲线法测量视线方向的多普勒位移。
• 在 JOP 178 协同观测期间，同步获取来自 Hinode/SOT 与梅杜昂太阳塔 MSDP 的观测数据。
• 通过结合 SOT 的横向速度与 MSDP 的径向速度，重建速度矢量。
• 利用同步的 MSDP 强度与速度测量对 Hinode Hα 图像进行数据校准。
• 分析 SOHO/MDI 的磁场数据，以评估磁场强度与极性配置。

实验结果

研究问题

• RQ1 日珥中观测到的垂直 Hα 结构是否为真实的垂直磁场结构，还是倾斜磁力线在三维空间中的投影？
• RQ2 通过 SOT 推导出的横向速度与通过 MSDP 测得的视线多普勒位移相比如何？
• RQ3 寄生极性与磁重连在驱动日珥动力学中起什么作用？
• RQ4 观测到的速度分布在多大程度上支持三维磁模型而非静态磁通量管模型？
• RQ5 观测到的速度结构能否由磁浮力、热膨胀或重连事件解释？

主要发现

• 通过时间切片分析测得的横向速度在日珥边缘处可达 15 km s⁻¹，与多普勒位移量级相当。
• MSDP 测得的多普勒位移在边缘处为 ±15 km s⁻¹，在中心区域为 ±5 km s⁻¹，由于大气视宁度影响，实际值可能被低估。
• 横向速度与视线速度在量级上的相似性表明，垂直 Hα 结构很可能是三维空间中倾斜磁力线的投影。
• 该日珥位于弱磁场区域（≤10 G），具有小极性且可快速变化，可能驱动动态行为。
• 数据支持三维磁模型，即日珥物质被束缚在倾斜磁力线的磁力线凹陷中，而非垂直磁通量管中。
• 明亮边缘与暗腔可能源于准分隔层中的磁重连或压力增加，可能与气泡形成及等离子体喷射有关。