We present some theoretical predictions concerning the amplitude and magnetic sensitivity of the linear polarization signals produced by scattering processes in the hydrogen Ly-alpha line of the solar transition region. To this end, we have calculated the atomic level polarization (population imbalances and quantum coherences) induced by anisotropic radiation pumping in semi-empirical and hydrodynamical models of the solar atmosphere, taking into account radiative transfer and the Hanle effect caused by the presence of organized and random magnetic fields. The line-center amplitudes of the emergent linear polarization signals are found to vary typically between 0.1% and 1%, depending on the scattering geometry and the strength and orientation of the magnetic field. The results shown here encourage the development of UV polarimeters for sounding rockets and space telescopes with the aim of opening up a diagnostic window for magnetic field measurements in the upper chromosphere and transition region of the Sun.
The Ly-alpha Lines of H I and He II: A Differential Hanle Effect for Exploring the Magnetism of the Solar Transition Region
He II在304 nm处的Ly-alpha谱线是空间望远镜窄带成像仪EUV通道的首选谱线之一,它提供了太阳外层大气的壮观强度图像。由于磁场信息被编码在谱线辐射的偏振中,因此研究来自太阳盘的He II线辐射是否可以被偏振以及其磁灵敏度是重要的。在这里,我们报告一些理论预测的散射过程中产生的线性偏振信号在这个强发射线的太阳过渡区,考虑到辐射转移和Hanle效应所造成的存在下,有组织的和随机的磁场。我们发现,分数偏振振幅是显着的(${\sim}1%$),即使当考虑波长积分信号。有趣的是,He II的Ly-alpha线的散射偏振开始对磁场强度B>100 G的Hanle效应敏感(即,对于1216欧姆的氢Ly-alpha线的Hanle饱和场的量级和大于Hanle饱和场的磁场强度)。因此,我们建议同时观测的散射极化在两个Ly-alpha线,以方便磁场测量在太阳色球层上部。即使是单独为He II 304谱线研制的窄带成像偏振计,对于探测太阳过渡区也已经具有很大的诊断价值。
The magnetic sensitivity of the Mg ii k line to the joint action of Hanle, Zeeman and magneto-optical effects
我们强调的主要结果的辐射转移调查的磁灵敏度的太阳Mg ii k共振线在2795.5埃,占汉勒和塞曼效应以及部分频率再分布(PRD)现象的共同作用。我们确认,在线中心,散射过程产生的线性极化信号是可测量的,并且它们是敏感的,通过汉勒效应,磁场的强度在5和50 G之间,大约。我们还表明,塞曼效应产生显着的圆偏振信号,特别是对于纵向磁场强于50 G,这可以用来估计通过熟悉的magnetographer公式的太阳色球的磁化。最新颖的结果是,磁光效应在线的翼中产生Q/I散射偏振图案的减小和U/I信号的出现(即,线偏振平面的旋转)。Q/I和U/I翼信号对弱(约5 G)和强磁场的敏感性扩大了Mg ii k线探测太阳安静和活动区域色球层的科学兴趣
Two Suggestions to See the Hidden Magnetism of the Solar Chromosphere
太阳磁场在出射的谱线辐射的偏振特征中留下了它们的指纹。这是通过各种相当不熟悉的物理机制发生的,而不仅仅是通过塞曼效应。特别是,磁场修改原子水平的偏振(人口不平衡和量子相干性),各向异性辐射泵浦过程中诱导的原子和分子的太阳大气。有趣的是,这种所谓的汉勒效应使我们能够在现有仪器的限制下“看到”塞曼效应所看不到的磁场。在这里,我认为,IR三重态的钙II和He I 10830的三重态将是非常合适的选择,通过光谱偏振观测从未来的空间望远镜,如JAXA的SOLAR-C任务的太阳色球层的磁性调查。
Validity of the CRD limit for modeling scattering polarization in the photospheric Sr I 4607 Å line
Istituto ricerche solari Aldo e Cele Daccò (IRSOL), Faculty of Informatics, Università della Svizzera italiana(瑞士意大利大学信息学院阿尔多和切莱达科太阳研究所);Euler Institute, Faculty of Informatics, Università della Svizzera italiana(瑞士意大利大学信息学院欧拉研究所)
本研究评估了CRD极限在Sr I 4607 Å谱线散射偏振建模中的有效性,发现除弱偏振信号外CRD均适用,PRD效应仅在信号低于0.3%时显著。
Synthetic polarimetric spectra from stellar prominences
在快速旋转的恒星中探测到的恒星磁场可以作为冷恒星日冕中磁性的探测器。我们已经合成的斯托克斯配置文件中产生的He I 10830和5876 A三胞胎在日珥围绕恒星旋转的时间演化。合成进行了HAZEL代码使用云模型,其中的突出的特点是位于一个固定的纬度和高度的板。它解释了散射极化和塞曼和汉勒效应。分析了几种不同日珥磁场强度和方向的情况。结果表明,当日珥在恒星盘外时,辐射特征在剖面上漂移。当日珥遮蔽恒星时,强度轮廓显示出吸收。由日珥引起的散射产生斯托克斯Q和U分布中的线偏振信号,当存在磁场时,该线偏振信号被汉勒效应修改。由于塞曼效应,当沿视线的磁场不为零时,Stokes V剖面显示具有非常低幅度的信号。估计的线偏振信号可能会被未来的分光偏振计MIRADAS检测到,将被附加到GTC望远镜。
Probing magnetic fields in stars: A 2D oscillation framework including rotation and magnetism
LIRA, Observatoire de Paris,Université Paris Cité, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, CY Cergy Paris Université(巴黎天文台,巴黎西岱大学,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学,塞吉-蓬图瓦兹大学);Institute of Science and Technology Austria (ISTA)(奥地利科学技术研究所)
The effects of three-dimensional radiative transfer on the resonance polarization of the Ca I 4227 $\mathrm{Å}$ line
由各向异性辐射在Ca I 4227 $\mathrm{Å}$线的核心散射产生的相当大的线偏振信号构成了探测低太阳色球层的非均匀和动态等离子体的重要观测。在这里,我们显示的三维(3D)的辐射转移完整的频率再分布(CRD)调查线的散射偏振的磁流体动力学的3D模型的太阳大气的结果。我们不仅考虑了由模型的磁场产生的Hanle效应,而且考虑了由水平不均匀性和宏观速度梯度引起的对称性破缺。宏观速度的水平分量的空间梯度在不需要磁场的情况下产生非常显著的前向散射极化信号,而Hanle效应倾向于在模型的磁场强于约5 G的位置处使它们去极化。标准的1.5D近似被认为是不适合理解线的散射偏振,但我们引入了一种新的改进,这种近似产生的结果与完整的3D结果的定性协议。计算的偏振信号的仪器退化也进行了研究,显示了我们可以期待在即将到来的丹尼尔K。Inouye太阳望远镜。
Three-dimensional radiative transfer simulations of the scattering polarization of the hydrogen Ly$α$ line in a MHD model of the chromosphere-corona transition region
The impact of limited time resolution on the forward-scattering polarization in the solar Sr I 4607 Å line
理论研究预测,在Sr I 4607 A线的高时空分辨率观测必须显示出一个明显的散射偏振模式在太阳盘中心,这编码的信息未解决的磁性颗粒间光球等离子体。在这里,我们提出了一个有限的时间分辨率的影响,这种前向散射(盘中心)偏振信号的可观测性的研究。我们的调查是基于三维辐射转移计算的时间相关的磁对流模型的安静的太阳光球,考虑到各向异性辐射泵和Hanle效应。这种类型的辐射转移模拟在计算上是昂贵的,这就是为什么之前没有针对该谱线研究时间变化的原因。我们比较我们的理论结果与最近的盘中心过滤器偏振观测在Sr I 4607 A线,显示有很好的协议的偏振模式。我们还展示了我们可以期待在即将到来的丹尼尔K。Inouye太阳望远镜。
Magnetic field in atypical prominence structures: Bubble, tornado and eruption
在四年的协调活动中,用THEMIS望远镜获得了对双折射的分光偏振观测。我们现在的目标是了解“非典型”磁共振中冷等离子体和磁性的条件,即当测得的磁场倾角在某种程度上偏离“典型”磁共振中占主导地位的水平场时。在这些日珥类型中,磁场的作用是什么?在这些情况下,等离子体动力学是否比磁性支撑更重要?我们的研究集中在三种类型的“非典型”的爆发(龙卷风,气泡和喷流状的日珥爆发),都已被THEMIS观测到的He I D_3线,从中可以得到斯托克斯参数。在考虑Hanle效应的单次散射模型上,利用主成分分析反演方法,得到了每个像元的磁场强度、倾角和方位角。龙卷风中的磁场被发现或多或少是水平的,而对于爆发日珥,它主要是垂直的。我们估计,气泡内部的磁场强度值比周围日珥外部的更高。在我们数据库中的所有模型中,每个像素只考虑一个磁场方向。虽然这个假设对于大多数主日珥天体来说是足够的,但对于非典型日珥结构来说,这个假设似乎过于简单化了。我们应该把这些观测结果看作是多个磁场叠加的结果,甚至可能有一个湍流场分量。
Probing deep photospheric layers of the quiet Sun with high magnetic sensitivity
上下文夫琅和费谱线中极弱的偏振信号阻碍了对安静太阳磁性的研究。光子噪声、杂散光以及塞曼效应对纵向和横向磁场的系统性不同灵敏度导致了在磁场矢量的强度和角分布方面的有争议的结果。目的。分析了接近1.5 m GREGOR望远镜衍射极限的斯托克斯测量的信息含量。我们考虑了空间杂散光和光子噪声的影响。方法.用GREGOR望远镜上的红外偏振分光仪GRIS对太阳盘中心静区进行了高灵敏度的全斯托克斯测量,获得了深光球区1.56 μm Fe I谱线。噪声统计和斯托克斯V不对称性进行了分析,并比较了类似的数据集的日出分光偏振仪(SOT/SP)。直接根据剖面的形状和强度对全球资源信息系统数据进行了简单的诊断。我们利用磁力线比技术,这是测试对MHD模拟。结果在非常平静的太阳区域,大约80%的GRIS光谱显示出3σ以上的偏振信号。面积和振幅的不对称性与小尺度表面发电机MHD模拟结果一致。磁力线比分析揭示了在10到100高斯范围内的普遍存在的磁性区域,具有一些千高斯场的集中。结论.空间分辨率为0.40”的GRIS分光偏振数据在高空间分辨率扫描和高磁场灵敏度的组合方面是迄今为止唯一的。然而,不可避免的影响,空间杂散光和由此产生的稀释弱斯托克斯配置文件意味着反演技术仍然承担着很高的风险误解的数据。
Quiet Sun Center to Limb Variation of the Linear Polarization Observed by CLASP2 Across the Mg II h & k Lines
CLASP2(Chromospheric LAyer SpectroPolarimeter 2)探测火箭任务于2019年4月11日发射。CLASP2测量的四个斯托克斯参数的Mg II H & K光谱区域约2800埃沿200弧秒的狭缝在太阳盘面上的三个位置,实现了第一次空间和光谱分辨观测太阳偏振在这个近紫外区域。这里提出的工作的重点是中心到肢体的变化,这些共振线,这是由各向异性辐射在太阳大气中的散射产生的线性偏振。Mg Ⅱ h & k线的线偏振信号通过Hanle效应和磁光效应对从色球低层到高层的磁场敏感。我们比较观察到的理论预测从辐射转移计算在非磁化半经验模型,认为磁场和水平不均匀性需要解释所观察到的偏振信号和空间变化。这种比较是验证和完善我们对这些偏振特征的物理起源的理解的重要一步,也为未来通过紫外分光偏振法探测太阳高层大气磁场的太空望远镜铺平了道路。