Слайд 1 - Институт солнечно
advertisement
Развитие корональных выбросов массы, вспышек и ударных волн В. Гречнев1, А. Уралов1, И. Кузьменко2, А. Кочанов1, И. Черток3, С. Калашников1 1Институт солнечно-земной физики СО РАН 2Уссурийская астрофизическая обсерватория 3ИЗМИРАН Давние проблемы • Как происходят вспышечные эрупции? • Как возникают корональные выбросы (CME)? • Ударные волны в короне: – Где возбуждаются – снаружи или внутри CME? – Связаны ли с ударными волнами «EUV waves»? • Рассмотрим два эруптивных события: – Умеренное 2011-02-24 (M3.5) – Слабое 2011-05-11 (B8.1) • На основе подходов и результатов Grechnev et al. Coronal Shock Waves, EUV waves, and Their Relation to CMEs. Papers I, III (2011, Sol. Phys., 273, 433 & 461) и многих предшествующих исследований других авторов Стадия импульсного ускорения Один из возможных сценариев: Пересоединение между нитями волокна и в аркаде над ним наращивает полоидальный поток и давление плазмы Силовые линии Нарастает движущая тороидальная сила стремятся Волокно становится боевой пружиной распрямиться Тороидальная неустойчивость, затем возможна изгибная: пружина распрямляется – Синхронно с всплеском в жёстком рентгене Zhang et al. (2001, ApJ 559, 452), Temmer et al. (2008, ApJ 673, L95; 2010, ApJ 712, L1410); etc. Шировые поля начальных волокон Пересоединение Тороидальная скрученность растёт сила растёт формирование магнитного жгута завершается N S van Ballegooijen & Martens 1989, ApJ 343, 971; Inhester, Birn, Hesse 1992, Sol. Phys. 138, 257; Qiu et al. 2007, ApJ 659, 758; etc. С1: SDO/AIA 211 Å, 2011/02/24, M3.5 • Поярчание протуберанца (нагрев с ~104 К до 2 МК) 200-кратный рост давления неустойчивость (см. Kumar et al., 2012 ApJ 746, 67) • Формируется скрученность возникает тороидальная сила резкая эрупция • Охватывающая волокно аркада, распираемая изнутри, пассивно расширяется • Нарастает сжатие плазмы поверх аркады (I[j]-I[j-3])/I[0] • Всплеск II типа: возникла ударная волна SDO/AIA 211 Å run.dif.ratio Initiation Acceleration Нагретое кольцо ускорилось резче тёмного Фильм SDO/AIA 211 Å • • • • • • Ускорение аппроксимировано гауссианой Протуберанец ускорился раньше аркады и вспышки на 1,5 мин Двигателем был магнитный жгут, сформировавшийся из протуберанца Не видно проявлений «прорывного» пересоединения (ср. Antiochos et al.1999, ApJ 510, 485) Вспышка в соответствии со стандартной моделью Подробнее см. постер 40g Shock возможное ускорение С2: SDO/AIA, 2011/05/11, B8.1 304 Å волокно • 304 Å (0.05 MK): Волокно наиболее активно – amax 660 м/с2 главный двигатель 94 Å 02:19 02:23 Образу ется касп 02:27 02:34 • 94 Å (6.3 MK): Вспышечная аркада начинает формироваться из нитей тела волокна – Vmax 320 км/с аркада Пересоединение между нитями волокна, нагрев Формируется протяжённый жгут, возникает движущая сила Структура эруптивного волокна • Медленный толстый северный сегмент • Быстрый тонкий южный сегмент • Соответствует двухволоконной модели инициации CME 304 Å 02:22:32 Uralov et al. 2002, Sol. Phys. 208, 69 – создана по данным ССРТ и NoRH: 193 Å run dif 02:26:44 ср. Moore et al. 2001, ApJ 552, 833; Sterling et al. 2001, ApJ 561, L219 Filament threads Расширение волокна и аркады над ним 193 Å • Изображения масштабируются соответственно измеренной кинематике для фиксации размеров эруптивных структур • Зелёный овал – обвод волокна • Синий овал – обвод аркады • На изображениях 193 Å развивается димминг из-за расширения аркады: 304 Å 5.7 GHz 02:18 02:24 17 GHz 02:33 – Яркость: B EM/A n2L = (N0/V)2L 1/L5 – В крайнем ультрафиолете и микроволнах выбросы быстро исчезают (B 1/L5) – В белом свете B 1/L2 02:43 Dimming Расширение аркады • Ось волокна близка к картинной плоскости: – Овальное поярчание – аркада, но не сечение жгута – Плоскости петель аркады близки к лучу зрения • Область сжатия плазмы над вершиной аркады, связанной с сепаратрисной поверхностью • Аркада ускорилась от 325 км/с до 465 км/с позже волокна расширение вызывается изнутри • Резкое ускорение волокна возбудило ударную волну Сценарий T. Hirayama (1974, Sol. Phys. 34, 323). Мерцают наши цветные добавки Эруптивное волокно создаёт • Ударную волну • Вспышечный касп Уточнение данными SDO/AIA: Вспышечная аркада начинает формироваться из нитей тела волокна ? Развитие ударных волн • Волны возбуждаются при резких эрупциях волокнами как импульсными поршнями на высотах ~50 Мм во время роста всплесков в жёстком рентгене и микроволнах, но не вспышками • Волны укручаются в ударные за ~1 мин Волокна до эрупции Аркада Область высокой VБМЗ в области крутого спада скорости БМЗволны над АО • Волны передаются аркадами, охватывающими волокна, как монопольные акустические антенны • Затем волны распространяются подобно замедляющимся взрывным волнам (ср. Parker 1961; Pomoell et al. 2008) Различить расширяющуюся аркаду и появляющуюуся волну непросто Эруптив. волокно Окружение с низкой VБМЗ Признаки ударной волны • Изгибы стримеров после 02:27 – см. всплеск II типа (след. слайд) • Медленный нижний край – «EUV wave» (Uchida 1968, Sol. Phys. 4, 30) • Отражённая в 02:48 назад «EUV wave» медленнее ср. Gopalswamy et al. 2009, ApJ 691, L123 2011/05/11 SDO/AIA 193 Å Радиовсплеск II типа Изогнутые стримеры См. Uchida 1974, Sol. Phys. 39, 431 • Две пары полос от двух маленьких стримеров – широкое расщепление • Резкое С-образное начало, предполагающее приход ударного фронта плашмя на удалённые стримеры EUV wave на поверхности Learmonth Culgoora Split bands 1h 2h 1f 2f Ударная волна на изображениях SDO/AIA и всплеск II типа • Расчётный жёлтый овал – ударный фронт. Он – возбуждается волокном; – проходит сквозь аркаду; – выгибает стримеры и вызывает подобный вспышке процесс, бегущий вдоль токовых слоёв стримеров всплеск II типа Uralova & Uralov 1994, Sol. Phys. 152, 457 • Стрелки желтеют с началом всплеска 59-72 МГц в помехах Дальнейшее распространение ударной волны • Ударная волна замедляется и затухает • На больших расстояниях проявляется отклонениями корональных лучей (стрелки) ср. Sheeley et al. 2000, JGR 105, A3, 5081; Vourlidas et al. 2003, ApJ 598, 1392; Gopalswamy et al. 2009, Sol. Phys. 259, 227… • В этом событии ударная волна в конце концов затухает до слабого возмущения CME в этом событии • Активное поначалу волокно релаксировало и замедлилось • Пассивно расширявшаяся аркада стала инерционной фронтальной структурой • Импульсно-поршневая ударная волна была далеко впереди, замедляясь подобно взрывной Filament Скорость масштабирования постоянна: Vвол = 320 км/с Vарк = 465 км/с Волокно ядро CME, замедляется Arcade Пассивная аркада Фронтальная структура Следы волны далеко впереди самые быстрые детали, гало, передний край Полный фильм (без ударной волны) • • • Фильм скомпонован из многих кадров 193 Å и меньшего числа кадров 304 Å Поздние изображения подстроены под более редкие кадры LASCO/C2 Микроволновые изображения: – Сначала ССРТ, 5,7 ГГц – до 02:28; – Затем NoRH, 17 ГГц (02:28 – 04:14); – После 04:14 не обновляются. Протонное событие • Микроволновый всплеск чисто тепловой, нет метровых всплесков III типа – Нет явных проявлений ускоренных во вспышке электронов • Однако слабое возрастание потока протонов >10 МэВ у Земли до 0.6 pfu – Вероятный пример ускорения протонов исключительно ударным фронтом – Ударная волна была возбуждена импульсным поршнем внутри зарождающегося CME во время вспышки Данные GOES: X-ray B8.1 X-ray B8.1 Вычислено по изображениям Оценка до данным GOES ~ 6 sfu Протоны > 10 MeV • Резкие трансформации и ускорение эруптивных жгутов (волокон), вероятно, ответственны за инициацию CME, начало вспышки и возбуждение ударных волн. • Вспышечная аркада начинает формироваться из нитей тела волокна. • Волна импульсно возбуждается эруптивным волокном (будущим ядром CME) как импульсным поршнем (не вспышкой), Pistondriven Drag appears Заключение Impulsivepistondriven – укручается в ударную за ~1 мин в области крутого спада VБМЗ, – проходит через аркаду (будущую фронтальную структуру) и ускоряет её, – распространяется квазисвободно как замедляющаяся взрывная волна, – расстояние между волной и поршнем сокращается и, наконец: • быстрый CME – поршневая волна, задний фронт распространяется свободно; • медленный СМЕ – ударная волна затухает до слабого возмущения. • Связанные с ударными волнами “EUV waves” кинематически согласуются со всплескам II типа и краями быстрых гало CME. • Одновременно могут наблюдаться “EUV waves” неволновой природы.
