利用Sunrise III多线反演测量太阳磁场膨胀
Measuring the Expansion of Solar Magnetic Fields with Multiline Inversions from Sunrise III
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- Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理研究所）
- Universidad de La Laguna（拉帕拉马大学）
- Spanish Space Solar Physics Consortium（西班牙空间太阳物理联盟）
- Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung（马克斯·普朗克太阳系研究所）
- Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC（安达卢西亚天体物理研究所，西班牙国家研究委员会）
- National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
- The University of Tokyo（东京大学）
- The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
- Institut für Sonnenphysik (KIS)（太阳物理研究所）
- Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)（国家航空航天技术研究所）
- Universitat de Valencia（瓦伦西亚大学）
- Grupo de Estudios en Heliofísica de Mendoza, CONICET, Universidad de Mendoza（门多萨日球层研究组，阿根廷国家科学研究和技术理事会，门多萨大学）
- National Institute for Fusion Science（国立融合科学研究所）
- Centre for Integrated Data Science, Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University（名古屋大学地球宇宙环境研究所综合数据中心）
- Advanced Research Center for Space Science and Technology, Institute of Science and Engineering, Kanazawa University（金泽大学理工学研究科宇宙科学与技术高级研究中心）
- Institut für Physik, Universität Graz（格拉茨大学物理研究所）
- Department of Earth and Planetary Science, The University of Tokyo（东京大学地球行星科学系）
- Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency（日本宇宙航空研究开发机构宇宙科学研究所）
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中文总结 AI 辅助
本研究利用Sunrise III多线反演对浮现磁通量区域的孔隙进行观测，发现其磁面积随高度约翻倍，膨胀稳定，且与核心磁场强度无关，首次直接测量了太阳孔隙的高度依赖磁膨胀。
中文摘要 AI 辅助
太阳大气中的磁场预期随高度膨胀，形成连接光球和色球的磁冠。除太阳黑子外，这种膨胀的直接测量仍然稀少，因为需要在大范围大气高度上同时进行磁诊断。我们分析了用Sunrise III/SCIP仪器观测到的四个连续高分辨率光谱偏振光栅扫描，覆盖一个浮现磁通量区域。对五条光球Fe I线和两条色球Ca II线的同时反演，提供了从深光球到低色球的准连续磁场重建。我们应用恒定磁通量方法，跟踪同一磁通量穿过不同大气层以量化磁膨胀。所分析的三个孔隙均表现出磁面积随高度整体增加，在低光球和反演采样的最高大气层之间，其横截面大约翻倍。在整个48分钟的观测序列中，膨胀保持大致稳定。我们进一步用二次参数化表征膨胀，并研究其与孔隙特性的关系。这三个孔隙表现出相似的核心磁场强度，但膨胀行为不同，表明磁核强度单独并不决定膨胀。然而，当前样本太小，无法确定这些差异是否与孔隙及其周围环境的热力学或磁性特性相关。这些结果展示了同时多线反演在研究太阳磁结构三维磁拓扑方面的潜力，并提供了太阳孔隙高度依赖磁膨胀的首次直接测量。
英文摘要
Magnetic fields in the solar atmosphere are expected to expand with height, forming magnetic canopies that couple the photosphere and chromosphere. Except for sunspots, direct measurements of this expansion remain scarce because they require simultaneous magnetic diagnostics over a broad range of atmospheric heights. We analyze four consecutive high-resolution spectropolarimetric raster scans of an emerging flux region observed with the Sunrise III/SCIP instrument. Simultaneous inversions of five photospheric Fe I lines and two chromospheric Ca II lines provide a quasi-continuous reconstruction of the magnetic field from the deep photosphere to the lower chromosphere. We apply a constant-flux method that follows the same magnetic flux through different atmospheric layers to quantify magnetic expansion. All three pores analyzed exhibit an overall increase in magnetic area with height, approximately doubling their cross section between the lower photosphere and the highest atmospheric layers sampled by the inversions. The expansion remains broadly stable throughout the 48-minute observing sequence. We further characterize the expansion with a quadratic parameterization and investigate its relation to pore properties. The three pores exhibit similar core magnetic field strengths but different expansion behaviors, indicating that the magnetic core strength alone does not determine the expansion. However, the present sample is too small to establish whether these differences are related to the thermodynamic or magnetic properties of the pores and their surroundings. These results demonstrate the potential of simultaneous multiline inversions for investigating the three dimensional magnetic topology of solar magnetic structures and provide the first direct measurements of the height-dependent magnetic expansion of solar pores.
