Выброс и опускание вещества в атмосфере солнца

В работе рассматриваются опускание и выброс вещества в атмосфере Солнца , наблюдавшиеся в линии CaII λ 8498 Å. В активной области ( АО ) NOAA 10792 30 июля 2005 г . до вспышки происходили опускание плотного холодного облака газа с лучевой скоростью ~8 км / с и последующий подъем его в импульсной фазе вспышки . Подъем плазмы происходил с ускорени ем , которое в максимуме вспышки достигло значения 0.4 км / с ². По - видимому , ускорение вещества происходило и после мак симума вспышки , так как для появления выброса на краю затмевающего диска коронографа C2 LASCO в 05:57 UT необходи мо ускорение более 0.5 км / с ². Опускание вещества , приведшее к локальному нагреву хромосферы , наблюдалось также в АО NOAA 10656 9 августа 2004 г . перед вспышкой . Максимальная скорость опускания вещества была не более 24.7 км / с .

The study focuses on descent and ejection of matter in the Sun’s atmosphere, which were observed in the CaII λ 8498 Å line. In the active region (AR) NOAA 10792 on 30 July 2005 before the flare, the dense cold gas cloud descended at the ray velocity ~8 km/s and then ascended in the impulsive phase. The plasma ascended with the acceleration that ran to 0.4 km/s² in the flare maximum. The matter supposedly accelerated after the flare maximum as well, because required acceleration was more than 0.5 km/s² for the ejection to occur at the edge of the C2 LASCO occulting disk at 05:57 UT. The descent of matter that caused the local heating of the chromosphere was also observed in AR NOAA 10656 on 9 August 2004 before the flare. The maximum descent velocity was not more than 24.7 km/s.

В АО NOAA 10792 (N12E54) 30 июля 2005 г. в начале рентгеновской вспышки балла C 9.4 в линии CaII λ 8498 Å наблюдались как опускание, так и выброс вещества. В мягком рентгене вспышка началась в 05:03 UT, имела максимум в 05:19 UT и закончилась в 05:36 UT, а в линии Hα она произошла в 05:07 UT, достигла максимума в 05:17 UT и завершилась 06:05 UT (по данным обсерватории Learmonth). Спектральные наблюдения этой АО в линии CaII 8498 Å проводились на телескопе АТБ-1 ГАИШ с 05:00 UT. В 05:00 UT в центре линии имеется достаточно сильное поглощение, которое примерно через 30 с усиливается, и в линии поглощения появляется компонента с красным смещением. На рис. 1 приведен профиль линии CaII 8498 Å, полученный вычитанием спектров, зарегистрированных в 05:00:30 и 05:00:00 UT.

Видно, что профиль линии можно разложить на две компоненты. Одна из компонент имеет красное смещение, равное ~0.23 Å, чему соответствует опускание вещества с лучевой скоростью ~8 км/с. Скорость вещества в пределах точности измерений ± 2 км/с не меняется до 05:05 UT, когда получен последний профиль со смещением. В 05:03 UT (начало вспышки в мягком рентгене) интенсивность излучения в центре линии CaII 8498 Å возрастает более чем в два раза по сравнению с интенсивностью в 05:00 и 05:01 UT, как происходит в начале вспышки . Однако на последующих спектрограммах излучение вспышки не регистрируется. Таким образом, рентгеновская вспышка, начавшаяся в 05:03 UT, в линии CaII 8498 Å или не видна, или произошла задержка, вспышка началась через 22 мин на фазе спада рентгеновской вспышки.

На рис. 2 представлены профили линии поглощения CaII 8498 Å, полученные в разное время; цифрами 1, 2, 3 и 4 отмечены профили, соответствующие временам 05:06, 05:09, 05:11 и 05:12 UT.

Рис . 1. Профиль линии CaII λ 8498 Å, полученный вы читанием спектров , зарегистрированных в 05:00:30 и 05:00:00 UT.

Профиль (1), зарегистрированный через три минуты после начала вспышки в мягком рентгене, показывает, что в центре линии вместо излучения наблюдается поглощение холодным веществом. Однако крылья линии CaII 8498 Å в излучении остаются, поскольку полуширина линии излучения, имеющая величину около 0.34 Å, больше полуширины линии поглощения, равной ~ 0.23 Å. На профилях 2, 3 и 4 линии поглощения уширены, и их полуширины составляют не менее 0.46 Å, т.е. шире линии излучения, поэтому линии излучения не видны. Можно предположить, что излучение начавшейся вспышки полностью поглощается плотным облаком конденсированного коронального вещества, расположенным выше, которое опускается вдоль открытых магнитных силовых линий. В результате это облако нагревается поступающим снизу излучением вспышки и начинает всплывать. Этот подъем вещества привел к компактному корональному выбросу масс (КВМ), который был зарегистрирован коронографом C2 LASCO в 05:57 UT.

Рис . 2. Профили линии CaII 8498 Å в области хромо сферного жгута магнитных трубок в разные моменты времени .

Рис . 3. Профиль линии CaII 8498 Å в избыточном по глощении во флоккуле .

Лучевая скорость поднимающегося вещества со временем увеличивается. Например, в 05:09 UT она равнялась 22 км/с, а в 05:12 UT достигает величины 46 км/с. Если принять, что выброшенное вещество движется равномерно ускоренно, то его ускорение ~ 0.15 км/с2. Однако ускорение вещества не постоянное, по оценке оно изменяется от 0.08 км/с2 в начале до 0.4 км/с2 в момент исчезновения. Следовательно, его скорость с момента отрыва до исчезновения из поля зрения телескопа изменяется от 0 до 150 км/с. Ускорение вещества, возможно, происходит и после максимума вспышки, так как ускорение, определенное по времени наблюдения КВМ коронографом C2 LASCO, составляет около 0.5 км/с2. Время исчезновения структур в поглощении совпадает со временем максимума вспышки в рентгене – 05:19 UT.

Подобный выброс плазмы наблюдался в линии Hα перед вспышкой 25 июня 1980 г. [1]. Он произошел за 10 мин до начала вспышки в линии Hα. Лучевая скорость этого выброса с момента появления и до исчезновения в максимуме вспышки в жестком рентгене изменялась от 0 до 140 км/с.

Опускание вещества наблюдалось также в активной области NOAA 10656 (S11 E41) 09 августа 2004 г. перед рентгеновской вспышкой балла B8.9, которая началась в 04:09 UT. Профиль линии CaII 8498 Å в избыточном поглощении приведен на рис. 3.

Из рисунка видно, что линия поглощения кальция смещена в красную сторону. Ее можно разложить на две компоненты со смещениями 0.36 и 0.70 Å соответственно. Следовательно, опускание вещества на уровне формирования линии происходит с лучевыми скоростями ~12.7 и ~24.7 км/с. Вероятно, эти значения являются максимальными, так как профили линии в основном имели только красную асим- метрию. Ввиду того, что интенсивность линии поглощения маленькая, плазма представляется оптически тонкой. Падение вещества, вероятно, происходит вдоль корональных петель, так как до этого здесь произошла рентгеновская вспышка балла B7.2, завершившаяся в 03:35 UT. Скорости движения вещества в этих петлях могут быть разными из-за различия физических параметров плазмы.

Монотонный рост интенсивности линии CaII 8498 Å перед вспышкой почти в два раза выше по сравнению с уровнем в начале наблюдения в 03:49 UT, что, по-видимому, свидетельствует о медленном локальном нагреве хромосферы падающим веществом. Обычно увеличение интенсивности фона происходит непосредственно перед началом вспышки.

Этот случай падения вещества в хромосферу отличается от падения вещества, наблюдавшегося 30 июля 2005 г., когда произошел КВМ, а здесь происходит только локальный нагрев хромосферы падающим корональным веществом.

Заключение

• 1.    По наблюдениям, проведенным в линии CaII 8498 Å в АО 10792, можно сделать заключение, что над жгутом магнитных трубок непосредственно перед вспышкой происходит опускание плотного холодного конденсированного коронального вещества вдоль открытых магнитных силовых линий, которое, вероятно, полностью поглощает излучение вспышки, идущее снизу. При этом происходит интенсивный нагрев плазмы, приведший к последующему КВМ. По выполненным оценкам, его скорость на расстоянии 2.2R _@ от центра диска Солнца была около 1000 км/c.

• 2.    Лучевая скорость выброса вещества с момента появления в линии CaII 8498 Å до исчезновения из поля зрения телескопа изменяется от 0 до 150 км/с при движении с ускорением 0.40 км/с², оцененным в момент исчезновения. Однако ускорение вещества, возможно, происходит и после максимума вспышки, так как для появления в 05:57 UT за затмевающим диском коронографа C2 LASCO оно должно двигаться с ускорением более 0.5 км/с².

• 3.    В АО 10656 перед рентгеновской вспышкой балла В8.9 происходит падение коронального вещества в область магнитного жгута, при этом происходит локальный нагрев хромосферы. По-видимому, падение происходит вдоль корональных петель и имеет максимальную скорость ~ 24.7 км/с.

Для изучения физических процессов, приведших к этим явлениям, необходимо сопоставить эти результаты с наблюдениями в других диапазонах длин волн.

Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ № 05–02 –17877.