波動加熱最近の研究:理論I.波動の発生

Report
波動加熱最近の研究
理論 I. 波動の発生
磯部洋明
京都大学花山天文台
波動加熱勉強会 2004年2月23日
• 光球のflow(対流)起源
– Steiner et al. 1998
– Ulmschneider, Museilakシリーズ
• 光球flowによるコロナ加熱のモデル
– Hurlburt, Alexander, & Ruckridge 2002
– Gudiksen & Nordlund 2002
• リコネクション
– Sturrock
– Galsgaard & Rossev
– Takeuchi & Shibata
Series papers by Ulmschneider, Musielak et al.
• 対流層の乱流(given)による
longitudinal/transverse/tortional tube waveの発生
• Lighthill-Stein理論の応用
• 線形、thin tube近似
• 波動のback reaction
は無視
波のパワー:
Transverse
>Tortional
>>Longitudinal
Noble, Musielak, Ulmschneider 2003, A&A, 1085, 1095
非線形シミュレーション
• 光球面上の乱流で波を励起
• Transverse wave:
F = 109 erg cm-2 s-1
• Longitudinal wave:
F = 2×108 erg cm-2 s-1
• 線形理論より1桁程大きい
•Transverse: Huang , Musielak, & Ulmschneider 1995, A&A, 297, 579
•Longitudinal: Ulmschneider & Musielak 1998, A&A, 338, 311
Steiner et al. 1998)
• 対流と磁気要素の相互作用
の数値シミュレーション
• 2D MHD+Radiative transfer
(gray)
• partial ionization, sub-grid
turbulence
Swaying motion
• 磁場を曲げている力は主にガス圧。dynamic
pressureの寄与は小さい
• t〜150s、v〜4km/s
• F=4×108 erg cm-2s-1 (計算領域内平均)=>
filling factorを1%とすれば3×107 erg cm-2 s-1
100s
Shock waves その1
• 対流の水平方向の流れが下降流領域の手前で減速さ
れるところ(Cattaneo 1990)
Shock wave その2
• 磁場のswaying motionによりshock発生
• 速度〜10km/s (音速〜7km/s)
Shock wave その3
• flux sheetが”squeeze”されることで内部に衝撃
波が発生。18.4分(全計算時間)で6回。
V-profileに現れる
shockの徴候
• blue shift成分
• 検出には時間分解10秒
程度必要
Gudiksen & Nordlund 2002, ApJ, 572, L113
• 光球のrandom motionによるコロナ加熱の3次元MHD
シミュレーション
•
•
•
•
ただしDC加熱(Joule heating)
3D MHD、非等方Spitzer熱伝導、放射冷却
grid 100x100x111、領域 30x50x50 (Mm)
光球磁場(観測)からPotential磁場を計算し
て初期条件とする
• 光球でrandom motion =>加熱
• Slenderなループ構造ができる。TRACEの観測
をよく再現。
http://www.astro.
su.se/~boris/
movie
QuickTi me ý Ç ² YUV420 ÉRÅ[ÉfÉbÉN êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç •
ÅB
Hurlburt, Alenxander, Rackridge 2002, ApJ, 577, 993
• 黒点を含む磁気対流の2次元
MHDシミュレーションから上部
境界(光球)のPoynting fluxを計算
• =>上空の磁力線へのheat fluxと
して仮定
TRACE171
TRACE195
SXT/Al.1
自分の計算の紹介
•発達した対流層+光球彩層コロナ
•一様垂直磁場
•←対流が磁場をひねってコロナに電流
形成
彩層リコネクション (Sturrock 1996, 1999)
• 彩層リコネクション=>wave発生、コロナ磁場のト
ポロジー変化=>加熱
• semi empiricalなモデルから磁場強度とheat fluxの関係
を導出 (Roald, Sturrock, Wolfson 2000, ApJ, 538, 960)
光球、彩層(遷移層)のリコネクション
の理論的研究
• Litvinenko 1999, ApJ, 515, 435
– analytic modelでリコネクションの速さを計算
– canceling magnetic featureを説明
• Takeuchi & Shibata 2001, ApJ, 546, L73
– 光球リコネクションの2次元MHDシミュレーション
– slow, Alfven waveの発生
• Rossev & Galsgaard 2001, Galsgaard and Rossev
2002
– Explosive eventのモデル
– 観測されるラインプロファイル等を計算
光球リコネクションによる波動発生
(Takeuchi & Shibata 2001)
F slow = 1010 erg cm-2 s-1 F Alf = 109 erg cm-2 s-1
おまけ:浮上磁場とコロナ磁場のリコネクショ
ン(磯部、宮腰、柴田、横山)
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