RHESSI衛星および 野辺山電波ヘリオグラフによる、 ループトップ放射源

Report
RHESSI衛星および
野辺山電波ヘリオグラフによる、
ループトップ放射源の観測
浅井 歩、中島 弘、下条 圭美(国立天文台)、
S.M. White(メリーランド大)、
H.S. Hudson(カリフォルニア大)
ループトップ硬X線放射源
• フレアループ上空に現
れる硬X線放射
(Masuda et al. 1994)
熱的? 非熱的?
• マイクロ波放射源
(ループ中)
両者から見積もられる
エネルギースペクトル
インデックスにギャップ
がある!?
硬X線、マイクロ波でimaging spectroscopy
スペクトルインデックスd, a, g
• d: 電子のエネルギースペクトルインデックス
N e (E )  E
d
(マイナスで定義)
• a: マイクロ波での放射強度スペクトルインデックス
F ( )  
(プラスで定義)
a
• g: 硬X線での光子スペクトルインデックス
I HXR ( )  
g
(マイナスで定義)
観測データ
フレア
2002年7月23日 00:20 UT に発生
NOAA 10039 (南東のリム付近)
GOES X4.8 class
データ
マイクロ波(野辺山電波へリオグラフ)
硬X線(RHESSI)
6-12 keV
12-25 keV
25-50 keV
50-100 keV
スペクトル時間変化
(Holman et al. 2003)
-g
インパルシブ相
• 熱的成分+非熱的成分
– T ~ 30 MK
– g ~ 2.5-3.5
プリフレア相
• 非熱的成分
– g ~ 5.0-5.5
• マイクロ波でもプリフレア
相における非熱的成分
が見つかっている
(Asai et al. 2006)
I HXR ( )  
g
放射源の空間分布
(Krucker et al. 2003; Emslie et al. 2003)
• プリフレア相
34 GHz
12-25keV
25-40keV
g~?
a~?
• インパルシブ相
34 GHz
12-18keV
50-80keV
熱的成分 : 40MK
||
loop source
footpoint sources
||
非熱的成分 : g ~ 3.0
F ( )  
a
I HXR ( )  
g
Imaging spectroscopy
10-12keV
12-14keV
14-16keV
16-18keV
18-20keV
20-22keV
22-24keV
24-26keV
26-28keV
28-30keV
30-35keV
35-40keV
g~5.3
I HXR ( )  
10keV
00:20:00 ~ 00:24:30 UTまで積分
g
50keV
• プリフレア相でのフレアループ上空
の硬X線放射源はg~5.3の非熱的
放射と考えて矛盾はない
aとgの比較
• インパルシブ相 (White et al. 2003)
• 電子スペクトルにギャップ
– d~2.0 (microwave)
– d~4.5 (HXR)
• プリフレア相
• g~5.3  d~4.8
aマップ
(thin-target modelを仮定)
•
a~-3.2
a~-3.2  d~4.8
(optically-thin gyro-synchrotron
を仮定)
• 同じ電子スペクトルを持つ!!
aインデックス
I HXR ( )  
g
F ( )  
a
N e (E )  E
d
非熱的粒子の見積もり
• 同じ電子のエネルギースペクトル(インデックスd)を
示す
電子のエネルギースペクトルを求める
(マイクロ波:Dulk 1984, 硬X線: Sakao 1994; Hudson et al. 1978)
N ( E )  3 . 0  10
40
E
d
N ( E )  1 . 8  10
• だいたい一致(?)
10keV以上の(非熱的)電子の数:
n nt  5 . 2  10
8

40
E
d
[electrons/keV]
 N ( E ) dE
n nt  6 . 5  10
/V
8
[cm-3]
• だいたい一致(?)
• 周囲のプラズマの5~6割程度が加速?
(注!: 乱暴な解析結果です)
I HXR ( )  
g
F ( )  
a
N e (E )  E
d
まとめ
• 2002年7月23日のフレアについて、そのプリフレア相
に見られるループトップ放射源を撮像分光して調べ
た(マイクロ波・硬X線)
• プリフレア相での非熱的放射は素性が良い(!?)
1. 硬X線放射源は非熱的放射(g~5.3)として矛盾ない
(マイクロ波でも非熱的放射確認)
2. 硬X線放射とマイクロ波から見積もられた電子のエ
ネルギースペクトルインデックス(d)が一致する(硬X線
放射はthin-target modelを仮定)
3. インパルシブ相における加速粒子は全体の1/2~2/3
程度と見積もられる
仮定した条件
1. Emin = 10 [keV]
マイクロ波
2. 磁場強度: ~70G
プリフレア相で
optically-thin thermal
emissionであることを
利用して偏波率から
推定(ただしq~45度と
した)
3. peak count の70%
以上の領域
硬X線
4. 周囲の(ターゲット)密
度: ~1X109 [cm-3]
5. peak countの40%以
上の領域(ただし放射
領域は硬X線とほぼ
同じサイズ)

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