Quantifying errors in 3D CME parameters derived from synthetic data using white-light reconstruction techniques
Christine Verbeke, M. Leila Mays, Christina Kay, Pete Riley, Erika Palmerio, Mateja Dumbović, Marilena Mierla, Camilla Scolini, Manuela Temmer, Evangelos Paouri… 展开作者
Christine Verbeke, M. Leila Mays, Christina Kay, Pete Riley, Erika Palmerio, Mateja Dumbović, Marilena Mierla, Camilla Scolini, Manuela Temmer, Evangelos Paouris, Laura A. Balmaceda, Hebe Cremades, Jürgen Hinterreiter
(Shortened version) Current efforts in space weather forecasting of CMEs have been focused on predicting their arrival time and magnetic structure. To make predictions, methods have been developed to derive the true CME speed, size and position, among others. Difficulties in determining input parameters for CME forecasting arise from the lack of direct measurements of the coronal magnetic fields and uncertainties in estimating the CME 3D geometric and kinematic parameters. White-light coronagraph images are usually employed by a variety of CME reconstruction techniques. We explore how subjectivity affects the 3D CME parameters that are obtained from the GCS reconstruction technique. We have designed two different synthetic scenarios where the ``true'' geometric parameters are known in order to quantify such uncertainties for the first time. We explore this as follows: 1) Using the ray-tracing option from the GCS model software, and 2) Using 3D MHD simulation data from the MAS code. Our experiment includes different viewing configurations using single and multiple viewpoints. CME reconstructions using a single viewpoint had the largest errors and error ranges for both synthetic GCS and simulated MHD white-light data. Increasing the number of viewpoints to two, the errors decreased by about 4$^\circ$ in latitude, 22$^\circ$ in longitude, 14$^\circ$ in tilt, and 10$^\circ$ in half-angle, pointing towards a need for at least two viewpoints. We found the following CME parameter error bars as a starting point for quantifying the minimum error in CME parameters from white-light reconstructions: $Δθ$ (latitude)=${6^\circ}$, $Δϕ$ (longitude)=${11^\circ}$, $Δγ$ (tilt)=${25^\circ}$, $Δα$ (half-angle)=${10^\circ}$, $Δh$ (height)=$0.6 R_{\odot}$, and $Δκ$ (ratio)=$0.1$.
Quantifying the Propagation of Fast Coronal Mass Ejections from the Sun to Interplanetary Space Combining Remote Sensing and Multi-Point in-situ Observations
Polarimetric Tomography Applied to Synthetic Multi-Spacecraft White-Light Images: Observing Coronal Mass Ejections in 3D
UKRI – RAL Space, Rutherford Appleton Laboratory（英国研究委员会 - 拉尔夫空间部，鲁瑟福阿普尔顿实验室）；Predictive Science Inc.（预测科学公司）；Austrian Space Weather Office, GeoSphere Austria（奥地利空间天气办公室，地球圈奥地利）；Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）；Department of Meteorology, University of Reading（雷丁大学气象系）；Faculty of Geodesy, University of Zagreb（萨格勒布大学大地测量学院）；Institute of Physics, University of Graz（格拉茨大学物理研究所）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
Using Coordinated Observations in Polarised White Light and Faraday Rotation to Probe the Spatial Position and Magnetic Field of an Interplanetary Sheath
A new technique to provide realistic input to CME forecasting models
我们报告的技术来构建一个通量绳（FR）在太阳喷发数据。该技术涉及视线磁场，喷发后的拱廊在日冕，和白光日冕物质抛射（CME），使FR的几何和磁特性，可以完全定义除了运动学特性。我们把这个FR称为FRED（Flux Rope from Emursion Data）。我们说明了FRED建设使用2012年7月12日爆发和比较的FR的日冕和行星际性质。结果表明，FRED输入应有助于作出现实的预测的FR磁场在日光层的组成部分。
Tracking the Evolution of Plasma Instabilities from the Prominence-Corona Transition Region into Interplanetary Space with Total Solar Eclipse and WISPR/PSP White Light Images
Institute for Astronomy, University of Hawai‘i（夏威夷大学天文研究所）；George Mason University（乔治梅森大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；ADNET Systems, Inc.（ADNET系统公司）；NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）；Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology（布尔诺理工大学机械工程学院）；The Catholic University of America（美利坚天主教大学）
Hybrid Reconstruction to Derive 3D Height-Time Evolution for Coronal Mass Ejections
我们提出了一个混合组合的正向和反向重建方法，使用多个观测的日冕物质抛射（CME），以获得三维“真正的”高度-时间图的个别CME组件。我们将这种混合方法应用于2007年12月31日CME的组成部分。在STEREO A和STEREO B COR 2白光日冕仪中都可以清楚地观察到这种CME，它在15个太阳半径的视场中不对称地演变，跨度为3小时。该方法有两个重建步骤。我们适合的边界包络的潜在的三维日冕物质抛射的形状使用的通量绳型模型，以最佳匹配的观测。使用这个正向模型作为约束包络，然后运行逆重建求解最简单的底层3D电子密度分布，当渲染时，可以再现观察到的日冕数据帧。我们为每一个片段制作图，以建立每个质心以及大体积CME运动的3D或“真实”高度-时间图，并使用这些图以及我们导出的密度分布来估计CME不对称膨胀率。
Time-resolved spectroscopy and photometry of an M dwarf flare star YZ Canis Minoris with OISTER and TESS: Blue asymmetry in H$α$ line during the non-white light flare
在本文中，我们提出的光谱和光度观测的M-型耀斑星YZ CMi的框架内的光学和红外协同望远镜的教育和研究（OISTER）的合作在过境系外行星调查卫星（TESS）的观测期间的结果。我们从TESS光变曲线中检测到145个白光耀斑，并从2019-01-16和2019-01-18之间进行的OISTER观测中检测到4个H $α$耀斑。其中，3 H $α$耀斑与白光耀斑有关。然而，其中一个没有表现出明显的连续增亮，在这次耀斑期间，H $α$线表现出蓝不对称，持续了$\sim 60$ min。蓝移分量的视线速度为$-80$ - $-100$ km s $^{-1}$。这表明，即使没有可检测到的红色/近红外连续增亮，色球层冷等离子体也可以向上流动。假设H $α$线的蓝色不对称是由YZ CMi上的日珥爆发引起的，我们估计了向上运动的物质的质量和动能分别为$10^{16}$ - $10^{18}$ g和$10^{29.5}$ - $10^{31.5}$ erg。估计的质量是可比的预期从耀斑X射线能量和质量的恒星耀斑和太阳日冕物质抛射的向上移动的材料之间的经验关系。相比之下，YZ CMi上的非白光耀斑的估计动能大致是$2$数量级小于耀斑X射线能量和太阳CME动能之间的关系所预期的。这可以通过日冕物质抛射和日珥爆发之间速度的差异来理解。
Evolution of the Thermodynamic Properties of a Coronal Mass Ejection in the Inner Corona
日冕物质抛射（CME）在内日冕（< 1.5 R $_{sun}$）中的热力学演化尚未完全了解。在这项工作中，我们通过结合MLSO/K-Cor白光和MLSO/CoMP Fe XIII 10747光谱数据，研究了2017年7月20日在内日冕中观测到的CME核心热力学性质的演变。我们还估计了发射测量加权温度（$_{EM}$）的CME核心的SDO/AIA六个EUV通道的数据应用差分发射测量（DEM）反演技术，并将其与有效温度（$_{eff}$）使用Fe XIII线宽测量获得。我们发现CME核心的$_{eff}$和$_{EM}$在~1.05到1.35 R $_{sun}$的传播过程中表现出相似的变化，并且几乎保持不变。日冕物质抛射核心的温度是百万开氏度的数量级，表明它与日珥无关。此外，我们估计的电子密度的CME核心使用K-Cor偏振亮度（PB）的数据，并发现它减少了一个因素的3.6核心的演变。一个有趣的发现是，CME核心的温度几乎保持不变，尽管预期的绝热冷却由于CME核心的膨胀，这表明CME核心等离子体必须被加热，因为它的传播。我们的结论是，这个CME核心的膨胀行为更像是一个等温过程，而不是一个绝热过程。
Three-dimensional Reconstruction of Coronal Mass Ejections by CORAR Technique through Different Stereoscopic Angle of STEREO Twin Spacecraft
最近，我们开发了相关辅助重建（CORAR）方法，使用双视图白光图像重建太阳风不均匀结构或瞬态（Li et al. 2020; Li et al. 2018）。这种方法被证明是有用的研究瞬变的形态和动力学特性，如斑点和日冕物质抛射（CME），但重建的准确性可能会受到两个航天器之间的分离角（Lyu等2020）。基于HELCATS（Heliospheric Cataloguing，Analysis and Techniques Service）项目中的日球成像仪CME联合目录（HIJoinCAT）中的双视角CME事件，研究了在不同STEREO立体角度下CORAR方法重建CME的质量。我们发现当航天器的分离角在150°左右时，大多数CME事件都能得到很好的重建。如果考虑共线效应，最佳分离角应在120° ~ 150°之间。通过与HELCATS的日球成像仪几何星表（HIGeoCAT）给出的CME方向比较，CORAR方法得到的CME参数是合理的。然而，CORAR获得的方向在经度上偏向子午面，在纬度上偏向赤道面。提出了一个经验公式来校正这些偏差。这项研究为我们最近提出的太阳环任务概念（Wang等人，2020 b）的航天器配置提供了基础。
Automatic detection of CMEs using synthetically-trained Mask R-CNN
Universidad de Mendoza（门多萨大学）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas（国家科学研究委员会）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；George Mason University（乔治梅森大学）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理研究所）
Extensive Study of a Coronal Mass Ejection with UV and WL coronagraphs: the need for multi-wavelength observations
日冕物质抛射（CME）在不同的带通中往往表现出不同的特征。通过结合白光和紫外波段的数据，我们应用不同的技术推导了快速日冕物质抛射中等离子体的温度、电子密度、内部径向速度等。它们作为诊断能力的广泛测试，为未来的多通道日冕仪（如太阳轨道器/Metis，ASO-S/LST，PROBA-3/ASPIICS）提供的观测而开发。所涉及的数据包括SOHO/LASCO日冕仪获得的WL图像，以及SOHO/UNODC在2.45 R $_{\odot}$在UV（H I Ly $α$和O VI 1032 {AA}线）和WL通道中测量的强度。本文首次利用USC-WL通道的资料，用偏振比技术测量日冕物质抛射的位置角。结合紫外和WL数据估算了CME核心和空洞的等离子体电子温度和有效温度。由于CME的膨胀和日珥段的可能存在，CME核心的凌日导致电子温度下降到$10^{5}$ K。前沿被观察为在Ly $α$强度中的显著变暗，与由于等离子体加热和沿视线流动而导致的线加宽相关联。利用LASCO图像重建了CME体内部等离子体速度的二维分布，并将其用于约束Ly $α$谱线的多普勒调光，模拟未来Metis和LST对CME的观测。
Reconstructing solar wind inhomogeneous structures from stereoscopic observations in white-light: Solar wind transients in 3D
CAS Key Laboratory of Geospace Environment, Department of Geophysics and Planetary Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学院空间环境重点实验室，地球与行星科学学院，中国科学技术大学）；CAS Center for Excellence in Comparative Planetology, University of Science and Technology of China（中国科学院比较行星学卓越创新中心，中国科学技术大学）；Mengcheng National Geophysical Observatory, University of Science and Technology of China（蒙城国家地球物理观测台，中国科学技术大学）；SIGMA Weather Group, State Key Laboratory of Space Weather, Center for Space Science and Applied Research, Chinese Academy of Sciences（SIGMA天气研究组，空间天气国家重点实验室，空间科学应用研究中心，中国科学院）；Solar Physics and Space Plasma Research Center, School of Mathematics and Statistics, University of Sheffield（太阳物理与空间等离子体研究中心，数学与统计学院，谢菲尔德大学）
A Two-ribbon White-light Flare Associated with a Failed Solar Eruption Observed by ONSET, SDO, and IRIS
双带增亮是爆发型太阳耀斑最显著的特征之一，常被用来预测日冕物质抛射（CME）的发生。然而，最近有人质疑是否所有的双带耀斑都是爆发性的。在本文中，我们研究了一个两个带状白光（WL）耀斑，这是与失败的磁通量绳（MFR）爆发2015年1月13日，没有伴随CME在WL日冕。\textit{Optical and Near-infrared Solar Eruption Tracer}和\textit{Solar Dynamics Observatory}的观测结果表明，随着耀斑发射的增加和未成功爆发的MFR的加速，在WL 3600的通带处出现了两个孤立的核，并迅速发展成两个细长的带状结构。WL连续谱增强的演化与\textit{Fermi}硬X射线26- 50 keV通量的变化在时间上完全一致。在\textit{Interface Region Imaging Spectrograph}观察到的整个FUV和NUV通带处，连续发射的增加也是清晰可见的。此外，在一个WL核中，\ion{Si}{4}、\ion{C}{2}和\ion{Mg}{2} h/k线显示显著增强和非热增宽。然而，它们的多普勒速度模式是依赖于位置的。在强烈明亮的像素，这些线表现出蓝移;而在中等明亮的，线通常是红移。这些结果表明，失败的MFR爆发也能够产生一个双带耀斑和高能电子，加热低层大气，导致WL和FUV/NUV连续辐射和色球…
PRICM3: A novel Polarization Ratio framework for three-dimensional CME reconstruction
University of Graz（格拉茨大学）；Universidad de Mendoza（门多萨大学）；CONICET（阿根廷国家科学研究委员会）；Observatorio Astronómico Félix Aguilar (OAFA), Universidad Nacional de San Juan (UNSJ)（圣胡安国立大学费利克斯阿吉拉尔天文台）；National Center for Atmospheric Research（美国国家大气研究中心）；INFAP “Giorgio Zgrablich”, FCFMyN-UNSL-CONICET（圣路易斯国立大学自然与数学科学学院乔治奥兹拉布利赫研究所）；INAF - Torino Astrophysical Observatory（意大利国家天体物理研究所都灵天文台）；University of Florence - Physics and Astronomy Department（佛罗伦萨大学物理与天文系）；INAF - Arcetri Astrophysical Observatory（意大利国家天体物理研究所阿切尔蒂天文台）
