IIIera Reunión Española de Física Solar y Heliosférica, Granada

07-09/06/11

Oscilaciones transversas de bucles con lluvia coronal observados por Hinode/SOT 1 Patrick Antolin

2 Erwin Verwichte

y 1 Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo 2 Department of Physics, University of Warwick

• Lluvia coronal • ¿Qué información nos trae?

Esquema

• Observaciones • Simulaciones

• Hinode/SOT: oscilaciones transversas en un arco con lluvia coronal

• Características (períodos, amplitudes...) • Estimación de flujo de energía y campo magnético • Tipo de onda • Conclusiones

Antolin & Verwichte (2011, ApJ, aceptado)

Lluvia coronal Primeros reportes por Kawaguchi (1970), Leroy (1972)

DST@Hida, Hα (1981)

TRACE 171

Ca II H

Hinode/SOT

9 Nov 2006

Resolution: ~0.2’’ Okamoto et al. (2007), Terradas et al. (2008) Cadence : 15s Antolin et al. (2010), Antolin & Verwichte (2011)

SST / Crisp

Hα +1.1Å ➝ +0.3Å

10 May 2009

0.0592 ´´ /pix Cadence: 6.4 s Duration: 47 min Antolin & Rouppe Van der Voort, (2011, in preparation)

[km/s]

SDO/AIA 304 Å (He II, log T=4.7) + 171 Å (Fe IX, log T=5.8)

Lluvia coronal - Se sabe que...

• No está associado con flares o prominencias • Corresponde a flujos, no ondas frío (~ 10 K) en un ambiente caliente • Plasma (~10 K) y denso. Se produce rápidamente en la 4

6

corona (cuestión de minutos) y cae hacia la cromosfera a lo largo de bucles.

• Observado sólo en regiones activas • Parece que se alarga a medida que cae • Velocidades de caída menores que caída libre

Schrijver et al 2001, De Groof et al. 2004, 2005

Lluvia coronal - Falta por saber... • •

¿Es un fenómeno poco común de regiones activas?

• •

¿Qué fuerzas dictan la dinámica de las condensaciones?

¿Legame importante con calentamiento coronal? ¿Qué características debe tener el mecanismo de calentamiento para que haya inestabilidad térmica? Ondas de Alfvén inhiben lluvia coronal (Antolin et al. 2010) ¿Qué podemos aprender del campo magnético coronal a partir de la lluvia coronal?

Lluvia coronal -¿cómo se produce? “Enfriamiento catastrófico - desequilibrio térmico”: Un bucle coronal sujeto a calentamiento a sus pies puede ser térmicamente inestable: su corona se enfría rápidamente (Antiochos et al. 1999, 2000, Müller et al. 2003, 2004)

• • • • • • •

Temperatura ➚ Densidad ➚ Pérdidas por radiación ➚ Calentamiento / unidad de masa ➘ Temperatura ➘ instabilidad térmica Caída de presión local: Enfriamiento catastrófico Condensación y evacuación Ciclo se repite (“limit cycles”)

Hinode/SOT

Antolin et al. 2010, ApJ 716

Este trabajo (Antolin & Verwichte, 2011, aceptado)

Oscilaciones transversas en fase de estructuras de tipo fibrilar ¿Tipo de onda? ¿Propagatoria? / ¿estacionaria? A ¿Onda de Alfvén? [Mm]

K ¿Modo kink?

Dinámica

caída libre

~0.06 km s-2 ~(0.13, 0.21) km s-2 para camino elíptico con razón de semiejes entre 0.5 y 2 ➞ Existen otras fuerzas importantes al interior del bucle

Hinode/SOT

Características ¿Mismas ondas que en prominencias? (Terradas et al. 2008)

• Diferencias en

modo de polarización • Bucles del lado norte no exhiben ninguna oscilación • Oscilación en fase se pierde luego de 20 min

¿Estacionaria o propagatoria?

• Perfil de amplitud: er ¿1

Apice

harmónico λ=L~80±15 Mm? • no se detecta un cambio de fase

Pies

Efecto en dinámica? • Una onda MHD transversal ejerce una fuerza promedio proporcional a:

(ρ: densidad promedio, B⊥ : camp. mag. transversal, h: altura)

Se observa una deceleración promedio de -2 0.118 km s (asumiendo bucle circular) Con =μnemp, ne ~ 3x10 -9 cm -3➞ ΔB⊥~ 0.4 G / Mm en acuerdo con resultados numéricos (Antolin & Shibata 2010, Suzuki & Inutsuka 2006)

Energía (1er harmónico, λ=L~80±15 Mm)

• Flujo de energía de onda incial: E=1/2ρvt2vA ~ (5±6)x104 erg cm-2 s-1 s

• Si la onda existe desde el inicio del ciclo de enfriamiento con suficiente energía para calentamiento coronal (106 erg cm-2 s-1),el proceso de amortiguamiento implica un tiempo de decaimiento de 13.5 - 20 min.

Tipo de onda Ciclo de enfriamiento suficientemente denso y largo para establecimiento de onda estacionaria onda kink

onda kink múltiple

onda de Alfvén de torsión

Si pérdida de comportamiento colectivo es real, excluye modo kink en bucle monolítico. Para los otros 2 casos se puede explicar por medio de mezcla de fases

Campo magnético (Nakariakov & Verwichte 2005)

0, kink ρe= ρ , Alfvén 0

{

(1er harmónico, λ=L~80±15 Mm, n0 ~3x10 -9 cm -3)

•

Se asume que la inercia de las condensaciones se puede ignorar (Verwichte & Antolin, en preparación)

•

En acuerdo con mediciones de campo en bucles de regiones activas (Nakariakov & Ofman 2001)

Oscilación no uniforme a lo largo de condensación a medida que cae : ¿ligado al alargamiento y separación de éstas observado frecuentemente? Plasma-β puede ser tal que permite expansión Δt=15 s transversal 2 3 1 β=8πp/B2 . 4 7

5 8

6 9

ne ~1-3 x1011 cm-3 T~2-6

4 x10

K

➝β~ 0.03 - 0.3

Posibles causas • Flares, CMEs? No hay reportes de eventos energéticos • Ligado a prominencias de fondo? bucles del lado norte no oscilan. Interacción con otros bucles?

• Puramente un efecto geométrico debido a braiding? • Considerable inercia de las condensaciones? • Ondas producidas en baja atmosfera: reconexión ligada a eventos tipo jet (Martínez-Sykora et al. 2009, 2010). Eventos remolino observados en cromosfera (Wemeyer-Böhm & Rouppe van der Voort 2009).

Conclusiones

•

Lluvia coronal juega un rol importante en la comprensión del problema de calentamiento y morfología del campo magnético

•

Velocidades menores que caída libre ➔ Cambios de presión (gas, magnética) en el bucle: ondas?

•

Oscilación transversal en fase de estructuras fibrilares en el bucle: períodos similares a ondas observadas en prominencias.

•

1er harmónico de onda MHD: modo kink rápido (monolítico o estructura múltiple) o onda de Alfvén de torsión.

• •

Sismología coronal: B ~ 8 - 22 G Amplitud de oscilación no uniforme: plasma-β alto debido a onda? explicaría deceleración, elongación y separación. Necesidad de simulaciones 3D MHD radiativas para modelar lluvia coronal. Antolin & Verwichte (2011, ApJ, aceptado)

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