Развитие корональных выбросов массы, вспышек и ударных волн В. Гречнев 1, А. Уралов 1, И. Кузьменко 2, А. Кочанов 1, И. Черток 3, С. Калашников 1 1 Институт солнечно-земной физики СО РАН 2 Уссурийская астрофизическая обсерватория 3 ИЗМИРАН

Давние проблемы Как происходят вспышечные эрупции? Как возникают корональные выбросы (CME)? Ударные волны в короне: –Где возбуждаются – снаружи или внутри CME? –Связаны ли с ударными волнами «EUV waves»? Рассмотрим два эруптивных события: –Умеренное (M3.5) –Слабое (B8.1) На основе подходов и результатов Grechnev et al. Coronal Shock Waves, EUV waves, and Their Relation to CMEs. Papers I, III (2011, Sol. Phys., 273, 433 & 461) и многих предшествующих исследований других авторов

Тороидальная сила растёт Стадия импульсного ускорения Один из возможных сценариев: Пересоединение между нитями волокна и в аркаде над ним наращивает полоидальный поток и давление плазмы Нарастает движущая тороидальная сила Волокно становится боевой пружиной Тороидальная неустойчивость, затем возможна изгибная: пружина распрямляется – Синхронно с всплеском в жёстком рентгене Шировые поля начальных волокон Пересоединение скрученность растёт формирование магнитного жгута завершается Силовые линии стремятся распрямиться N S van Ballegooijen & Martens 1989, ApJ 343, 971; Inhester, Birn, Hesse 1992, Sol. Phys. 138, 257; Qiu et al. 2007, ApJ 659, 758; etc. Zhang et al. (2001, ApJ 559, 452), Temmer et al. (2008, ApJ 673, L95; 2010, ApJ 712, L1410); etc.

С1: SDO/AIA 211 Å, 2011/02/24, M3.5 Поярчание протуберанца (нагрев с ~10 4 К до 2 МК) 200-кратный рост давления неутойчивость ( см. Kumar et al., 2012 ApJ 746, 67 ) Формируется скрученность возникает тороидальная сила резкая эрупция Охватывающая волокно аркада, распираемая изнутри, пассивно расширяется Нарастает сжатие плазмы поверх аркадыНарастает сжатие плазмы поверх аркады Дрейфующие всплески: возможна ударная волнаДрейфующие всплески: возможна ударная волна SDO/AIA 211 Å run.dif.ratio Initiation Acceleration Нагретое кольцо ускорилось резче тёмного (I[j]-I[j-3])/I[0]

Фильм SDO/AIA 211 Å Ускорение аппроксимировано гауссиановским профилем Протуберанец ускорился раньше 1,5 минПротуберанец ускорился раньше аркады и вспышки на 1,5 мин Двигателем Двигателем был магнитный жгут, сформировавшийся из протуберанца Не видно проявлений «прорывного» пересоединения ( ср.Не видно проявлений «прорывного» пересоединения ( ср. Antiochos et al.1999, ApJ 510, 485 ) Вспышка в соответствии со стандартной модельюВспышка в соответствии со стандартной моделью 26g 26g

С2: SDO/AIA, 2011/05/11, B Å (0.05 MK): Волокно наиболее активно –a max 660 –a max 660 м/с 2 главный двигатель 94 Å (6.3 MK): Вспышечная аркада начинает формироваться из нитей тела волокна –V max 320 –V max 320 км/с 304 Å 94 Å Образу ется касп волокно аркада 02:19 02:2302:2702:34 Пересоединение между нитями волокна, нагрев Формируется протяжённый жгут, возникает движущая сила

Filament threads Структура эруптивного волокна Медленный толстый северный сегмент Быстрый тонкий южный сегмент Соответствует двухволоконной модели инициации CME Uralov et al. 2002, Sol. Phys. 208, 69 – создана по данным ССРТ и NoRH: 304 Å 02:22: Å run dif 02:26:44 ср. Moore et al. 2001, ApJ 552, 833; Sterling et al. 2001, ApJ 561, L219

Расширение волокна и аркады над ним Изображения масштабируются соответственно измеренной кинематике для фиксации размеров эруптивных структур Зелёный овал – обвод волокна Синий овал – обвод аркады На изображениях 193 Å развивается димминг из-за расширения аркады: –Яркость: B EM/A n 2 L = (N 0 /V) 2 L 1/L 5 –В крайнем ультрафиолете и микроволнах выбросы быстро исчезают (B 1/L 5 ) –В белом свете B 1/L 2 02:18 02:24 02:33 02: Å304 Å 5.7 GHz 17 GHz Dimming

Расширение аркады Ось волокна близка к картинной плоскости: –Овальное поярчание – аркада, но не сечение жгута –Плоскости петель аркады близки к лучу зрения Область сжатия плазмы над вершиной аркады, связанной с сепаратрисной поверхностью Аркада ускорилась от 325 км/с до 465 км/с позже волокна расширение вызывается изнутри Резкое ускорение волокна возбудило ударную волну

Сценарий T. Hirayama (1974, Sol. Phys. 34, 323). Мерцают наши цветные добавки Эруптивное волокно создаёт Ударную волну Вспышечный касп Уточнение данными SDO/AIA: Вспышечная аркада начинает формироваться из нитей тела волокна ?

Развитие ударных волн Волны возбуждаются при резких эрупциях волокнами как импульсными поршнями на высотах ~50 Мм во время роста всплесков в жёстком рентгене и микроволнах, но не вспышками Волны укручаются в ударные за ~1 мин в области крутого спада скорости БМЗ- волны над АО Волны передаются аркадами, охватывающими волокна, как монопольные акустические антенны Затем волны распространяются подобно замедляющимся взрывным волнам (ср. Parker 1961; Pomoell et al. 2008) Различить расширяющуюся аркаду и появляющуюуся волну непросто Волокна до эрупции Аркада Эруптив. волокно Область высокой V БМЗ Окружение с низкой V БМЗ

Признаки ударной волны Изгибы стримеров после 02:27 – см. всплеск II типа (след. слайд) Медленный нижний край – «EUV wave» ( Uchida 1968, Sol. Phys. 4, 30) Отражённая в 02:48 назад «EUV wave» медленнее ср. Gopalswamy et al. 2009, ApJ 691, L /05/11 SDO/AIA 193 Å

Радиовсплеск II типа Две пары полос от двух маленьких стримеров – широкое расщепление Резкое С-образное начало, предполагающее приход ударного фронта плашмя на удалённые стримеры EUV wave на поверхности Изогнутые стримеры Culgoora Learmonth 1h 1f 2h 2f Split bands См. Uchida 1974, Sol. Phys. 39, 431

Ударная волна на изображениях SDO/AIA и всплеск II типа Расчётный жёлтый овал – ударный фронт. Он –возбуждается волокном; –проходит сквозь аркаду; –выгибает стримеры и вызывает подобный вспышке процесс, бегущий вдоль токовых слоёв стримеров всплеск II типа Uralova & Uralov 1994, Sol. Phys. 152, 457 Стрелки желтеют с началом всплеска МГц в помехах

Дальнейшее распространение ударной волны Ударная волна замедляется и затухает стрелкиНа больших расстояниях проявляется отклонениями корональных лучей (стрелки) ср. Sheeley et al. 2000, JGR 105, A3, 5081; Vourlidas et al. 2003, ApJ 598, 1392; Gopalswamy et al. 2009, Sol. Phys. 259, 227 … В этом событии ударная волна в конце концов затухает до слабого возмущения

CME в этом событии Активное поначалу волокно релаксировало и замедлилось Пассивно расширявшаяся аркада стала инерционной фронтальной структурой Импульсно-поршневая ударная волна была далеко впереди, замедляясь подобно взрывной Скорость масштабирования постоянна: V вол = 320 км/с V арк = 465 км/с Волокно ядро CME, замедляется Пассивная аркада Фронтальная структура Следы волны далеко впереди самые быстрые детали, гало, передний край Filament Arcade

Полный фильм (без ударной волны) Фильм скомпонован из многих кадров 193 Å и меньшего числа кадров 304 Å Поздние изображения подстроены под более редкие кадры LASCO/C2 Микроволновые изображения: –Сначала ССРТ, 5,7 ГГц – до 02:28; –Затем NoRH, 17 ГГц (02:28 – 04:14); –После 04:14 не обновляются.

Протонное событие чисто тепловойМикроволновый всплеск чисто тепловой, нет метровых всплесков III типа –Нет явных проявлений ускоренных во вспышке электронов Однако слабое возрастание потока протонов >10 МэВ у Земли до 0.6 pfu –Вероятный пример ускорения протонов исключительно ударным фронтом внутри зарождающегося CME во время вспышки –Ударная волна была возбуждена импульсным поршнем внутри зарождающегося CME во время вспышки Данные GOES: Оценка до данным GOES ~ 6 sfu Вычислено по изображениям X-ray B8.1 Протоны > 10 MeV

Impulsive- piston- driven Blast Piston- driven Drag appears Заключение –укручается в ударную за ~1 мин в области крутого спада V БМЗ, –проходит через аркаду (будущую фронтальную структуру) и ускоряет её, –распространяется квазисвободно как замедляющаяся взрывная волна, –расстояние между волной и поршнем сокращается и, наконец: быстрый CME – поршневая волны, задний фронт распространяется свободно; медленный СМЕ – ударная волна затухает до слабого возмущения. Связанные с ударными волнами EUV waves кинематически согласуются со всплескам II типа и краями быстрых гало CME. Одновременно могут наблюдаться EUV waves неволновой природы. Резкие трансформации и ускорение эруптивных жгутов (волокон), вероятно, ответственны за инициацию CME, начало вспышки и возбуждение ударных волн. Вспышечная аркада начинает формироваться из нитей тела волокна. не вспышкойВолна импульсно возбуждается эруптивным волокном (будущим ядром CME) как импульсным поршнем (не вспышкой),