Recently, there have been some reports of unusually strong photospheric magnetic fields (which can reach values of over 7 kG) inferred from Hinode SOT/SP sunspot observations within penumbral regions. These superstrong penumbral fields are even larger than the strongest umbral fields on record and appear to be associated with supersonic downflows. The finding of such fields has been controversial since they seem to show up only when spatially coupled inversions are performed. Here, we investigate and discuss the reliability of those findings by studying in detail observed spectra associated with particularly strong magnetic fields at the inner edge of the penumbra of active region 10930. We apply classical diagnostic methods and various inversions with different model atmospheres to the observed Stokes profiles in two selected pixels with superstrong magnetic fields, and compare the results with a magnetohydrodynamic simulation of a sunspot whose penumbra contains localized regions with strong fields (nearly 5 kG at $τ=1$) associated with supersonic downflows...
利用\it Hinode上的宽带滤波成像仪(BFI)获得的三个时间序列的蓝色连续图像,分析了日心角从$30^\circ$到$48^\circ$的黑子半影暗条的扭曲运动。研究了扭曲运动与暗条亮度、暗条内位置和半影内位置的关系。只有某些部分的长丝显示出扭转运动。从统计学意义上讲,最靠近本影的长丝扭转部分最亮,扭转运动最快,平均扭转速度为2.1 km s $^{-1}$。灯丝扭曲部分的中间和外部部分(离本影越来越远)亮度较低,其平均速度分别为1.7,km,s $^{-1}$和1.35,km,s $^{-1}$。所观察到的朝向长丝的外部区段的亮度和加捻速度的降低可能是由于减少了沿着长丝的长轴的向上流动。没有显着的变化的扭曲速度作为视角的函数被发现。亮度和速度的相关性表明,翻转对流引起的半影灯丝观察到的扭曲运动,可能是所需的能量的来源,以保持亮度的灯丝。
我们研究了孤儿半影的性质,这是在活动区附近的极性反转线,类似于规则的太阳黑子的半影,但不连接到任何本影的光球附属结构。我们使用太阳光学望远镜的日出数据来确定孤儿半影的属性。光谱偏振数据被用来获得矢量磁场和视线速度在光球。地磁图被用来研究这些结构的整体演化,G波段和Ca II H滤波图被用来研究它们的亮度和视水平运动。在具有水平磁场的地方,在极性相反的区域之间形成孤立的半影。它们的磁结构是$Ω$形的磁通绳。在这里研究的两种情况下,相反极性的区域随着时间的推移彼此接近,整个结构随着半影丝的消失而淹没。孤立半影与规则半影非常相似,包括强气流的存在。因此,它们可能有相似的起源。它们之间的主要区别是在孤儿半影中没有“背景”磁场。这可以解释大多数观察到的差异。我们在孤立半影中检测到的快速流动可能是由虹吸流动机制引起的。基于孤儿和规则半影之间的相似性,我们提出,Evershed流也是虹吸流的表现。
Precursor of Sunspot Penumbral Formation discovered with Hinode SOT Observations
我们目前的观测的一个间接的签名,这将有助于了解太阳黑子半影的形成过程。日之出太阳光学望远镜成功地捕捉到了一个太阳黑子从小孔到一个大的发育良好的太阳黑子的整个演化过程,其中半影出现在NOAA活动区11039的一个新兴通量区。我们发现在Ca II H图像中,在本影周围形成半影之前,围绕本影(孔)的环形区(宽度为3”-5”)。半影的发展似乎是为了填补环形区。环形带显示弱磁图信号,意味着那里的磁通量较小或磁场高度倾斜。移动预先存在的环境磁场岛,使其分布在环形区的外边缘,并且不进入该区域。在该区域没有强烈的系统性流动模式,但我们偶尔观察到小的磁通量斑块流出。观测结果表明,环形带不同于黑子沟流区,它代表了色球层的结构。我们的结论是,环形带反映了形成的磁冠覆盖在周围的区域在色球水平的本影,在光球水平的半影形成之前。半影的形成过程需要考虑色球层中的磁场结构。
Spectropolarimetry of Sunspot Penumbrae -- A Comprehensive Study of the Evershed Effect Using High Resolution Data from the Space-Borne Solar Observatory HINODE
Convective Nature of Sunspot Penumbral Filaments: Discovery of Downflows in the Deep Photosphere
我们研究了光球层中半影暗条的速度结构,以获得黑子半影对流性质的直接证据。用1米瑞典太阳望远镜在深光球C I 5380吸收线上以高空间分辨率观测到一个太阳黑子。采用多目标多帧盲解卷积(MOMFBD)方法进行图像复原,滤除杂散光。我们在这里报告的发现,在太阳黑子半影细丝的多个位置的C I 5380的红移线。例如,明亮的暗条头部显示出更大的蓝移,周围是更暗的红移区域,暗示着翻转对流。细长的下行通道也位于明亮的半影原纤维旁边。我们的研究结果提供了最有力的证据,但在半影灯丝翻转对流的存在,并强调需要观察最深的层的半影,以揭示能量传输过程发生在那里。
线轮廓的不对称性定义的Evershed效应在太阳黑子半影,突然消失在太阳黑子边界外的水平距离小于500公里,立即在黑暗的半影连续结构(“灯丝”)的最外端。这可以从非磁力线Ni I 5435.9(g=0.5)和Fe I 5434.5(g=0)中看出,它们虽然在300 km的垂直高度距离处形成,但在相同的空间位置处失去了它们的轮廓不对称性。被广泛接受的“天篷”图片与这一发现相冲突,相反,这表明与Evershed效应相关的气体运动消失了,同时在太阳黑子(半影)边界的连续强度下降。相应的下向流必须小于目前实现的空间分辨率(即,<0.5角秒),位于太阳黑子的最外边界。有人建议,这个位置标志着尖锐的阈值之间的均分动能和磁能密度在外部半影边界。
Fine Structure and Formation Mechanism of a Sunspot Bipolar Light Bridge in NOAA AR 13663
Peking University(北京大学);National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家空间科学中心);Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院云南天文台);Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam(波茨坦阿基米德莱布尼茨研究所)
研究通过高分辨率观测揭示了NOAA AR 13663日珥双极光桥的精细结构,发现其由半影细丝状结构构成,源于相反极性日珥的汇聚与剪切运动,最终形成BLB。
Lateral downflows in sunspot penumbral filaments and their temporal evolution
我们研究的时间演化的下降流观察到的侧边缘的半影细丝在太阳黑子位于非常接近的磁盘中心。我们的分析是基于一系列的近衍射极限扫描的Fe I 617.3 nm线采取的CRisp成像分光偏振仪在瑞典1米太阳望远镜。我们计算多普勒从所观察到的强度分布使用线平分线和过滤所产生的亚音速振荡的速度图。在中心侧半影中,横向下降流到处都是小的、弱的红移斑块,靠近或沿着蓝移的流动通道的边缘。这些斑块具有间歇性的生命,并经常经历合并和破碎。横向下降流与宿主细丝一起移动,并对它们的形状变化做出反应,非常类似于宁静太阳中颗粒对流的演变。中心半影的亮度和流动结构的速度之间有很好的关系,平均而言,下降流比上升流更暗,这再次让人想起安静的太阳对流。这些结果表明,在太阳黑子半影区存在翻转对流,细长的细胞形成的细丝的流动是向上的,但非常倾斜,和弱的横向向下流动。在一般情况下,从横向下降流出现的圆偏振配置文件不显示符号反转,虽然有时我们检测到三个叶状的配置文件,这是暗示相反的磁极性的像素。
Evolution of the flow field in decaying active regions, Transition from a moat flow to a supergranular flow
本文利用SDO/HMI多普勒图分析了太阳黑子衰变过程中水平流场的扩展和8个黑子周围的水平速度,研究了黑子衰变过程中水平流场的演化。通过假设径向对称流场,应用的分析方法确定了方位平均流场的径向依赖性。为了比较,我们使用相同的技术研究了超颗粒中的流动。所有调查,完全成熟的太阳黑子周围的流场,其水平速度剖面不断减少,从881米秒$^{-1}$在1.1毫米的斑点边界,下降到199米秒$^{-1}$在一个平均距离为11.9毫米的边界。然而,一旦半影完全溶解,流动的速度剖面就会发生变化:水平速度随着到点边界的距离的增加而增加,直到达到约398 m s $^{-1}$的最大值。然后,水平速度随着距离光斑边界的距离的增加而减小。在超颗粒中,水平速度随着到其中心的距离的增加而增加,最大平均速度为355 m s $^{-1}$。对于较大的距离,水平速度减小。因此,我们发现,裸露的太阳黑子的速度剖面类似于超颗粒流。单个太阳黑子周围流场的演化受太阳黑子衰变方式以及与周围流场相互作用的影响。对八个正在衰变的太阳黑子周围的流动的观测表明,只要半影存在,太阳黑子及其护城河细胞就会嵌入网络细胞中。半影区的消失(以及随后的护城河流)和周围的超颗粒细胞的竞争,都在流场的演变中起着重要的作用:护城河细胞转变为超颗粒,它承载着剩下的裸点。
Rapid Disappearance of Penumbra-Like Features Near a Flaring Polarity Inversion Line: The Hinode Observations
我们观测到耀斑区极性反转线附近的半影状特征。PIL位于活动区的护城河边界(NOAA 10960)。PLFs在形态上与太阳黑子半影相似,但面积较小,约为6 $\times10^{7}$ km $^{2}$,与太阳黑子或太阳黑子孔隙不相关。我们观察到一个C1.7级耀斑后,PLF的快速消失,这发生在PIL附近。这些特征的局部相关跟踪(LCT)显示了远离PLF端点的水平流的存在,类似于在规则太阳黑子周围发现的径向向外流,这也被称为护城河流。在RHESSI观测中发现了与PLF位置一致的硬X射线发射,这表明耀斑的发生与PLF的衰变之间存在空间相关性。由日野分光偏振仪SOT/SP观测得到的耀斑前后的矢量磁场表明,耀斑后磁场的水平分量和垂直分量都发生了显著变化。耀斑间隔中磁场的两个分量的减弱表明,在耀斑间隔期间发生了PLF中磁场的快速消除和/或淹没。
Upper Chromospheric Magnetic Field of a Sunspot Penumbra: Observations of Fine Structure
本文将探讨上色球层黑子半影磁场的精细结构,并与光球层的磁场进行比较。高空间分辨率分光偏振观测是用1.5米的GREGOR望远镜使用GREGOR红外光谱仪(GRIS)记录的。观测到的谱域包括色球上部He I三重态(1083.0 nm)和光球Si I 1082.7 nm和Ca I 1083.3 nm谱线。在Milne-Eddington型大气模型下,通过反演He I三重态得到了色球上层磁场。对Si I 1082.7 nm和Ca I 1083.3 nm谱线进行了与高度相关的反演,得到了光球磁场。我们发现磁场的倾角在光球层和上色球层都表现出方位角方向的变化。色球层的变化与光球场倾角的变化非常吻合,并且与半影光球层中众所周知的脊和脊间结构相似。发现上色球层磁场倾角的典型峰-峰变化为10-15度,即,大约是光球层变化的一半。相反,观测到的半影的磁场强度在上色球层的小空间尺度上并没有表现出变化。由于高空间分辨率的观测可能与格雷戈里望远镜在1.08微米,我们发现,突出的小尺度波动的磁场倾斜,这是一个显着的一部分,太阳黑子半影光球的属性,也坚持在色球层,虽然在有些减少的幅度。这种复杂的磁结构可能会促进半影色球动力学现象,如半影微喷流或瞬态亮点。
Rapid Enhancement of Sheared Evershed Flow Along the Neutral Line Associated with an X6.5 Flare Observed by Hinode
本文介绍了2006年12月6日由Hinode/SOT获得的NOAA AR 10930的G波段和Ca II H观测结果,其中包括一个X6.5耀斑。采用局部相关跟踪(LCT)技术,对经透视缩短校正的G波段图像序列进行处理,获取了该复杂的β-γ-δ活动区的水平自行。利用连续的高质量、空间和时间分辨率的G波段数据,我们不仅证实了外半影的快速衰减和中心结构在耀斑中性线附近的变暗,而且第一次明确地检测到剪切Evershed流的增强,(平均水平流速从330 ± 3.1 m/s增加到403 ± 4.6 m/s)。耀斑后的Ca II H图像表明,原本在中性线两侧呈扇形分布的场线被连接起来。由于半影结构和Evershed流与光球磁倾角或水平场强度密切相关,我们将黑子结构和表面流的快速变化解释为耀斑引起的磁场重组的结果。磁场由向外成扇形变为向内连接,导致外半影衰减,同时,在耀斑中性线附近的磁场变得更加水平,导致那里的Evershed流更强。中性线附近水平磁场增强的推断与最近的磁观测和耀斑引起的光球磁场变化的理论预测是一致的。