Pierwsze porównanie symulacji FLARIX z obserwacją MSDP rozbłysku słonecznego C1.6 w linii H-alfa wodoru

Rozbłyski słoneczne są najbardziej dynamicznymi zjawiskami aktywnymi obserwowanymi na Słońcu. Uwalniana podczas ich powstawania ogromna ilość energii może nie tylko wpływać na zmiany emisji promieniowania elektromagnetycznego ze Słońca, czy powodować erupcje ogromnych ilości plazmy słonecznej, ale może również wpływać bezpośrednio na otoczenie Ziemi, jej pole magnetyczne oraz jonosferę. 

W omawianej tu pracy została przeprowadzona analiza emisji rozbłyskowej promieniowania emitowanego przez chromosferę słoneczną w zakresie linii widmowej H-alpha wodoru (656,3 nm), z wykorzystaniem zarówno obserwacji heliofizycznych, jak i modelowania numerycznego atmosfery słonecznej podgrzewanej wiązkami cząstek (elektronów) podczas początkowej fazy rozbłysku. Do analizy wykorzystane zostały obserwacje spektroskopowe MSDP wykonane z bardzo wysoką rozdzielczością czasową (50 ms) w Obserwatorium Astronomicznym w Białkowie (należącym do Instytutu Astronomicznego Uniwersytetu Wrocławskiego), oraz zależny od czasu, promienisto-hydrodynamiczny (RHD) model atmosfery słonecznej FLARIX, używany przez grupę badawczą prof. P. Heinzla z Instytutu Astronomicznego Czeskiej Akanemii Nauk w Ondrejovie – zatrudniony obecnie również w UWr, w ramach działalności Inkubatora Doskonałości  Naukowej – Aktywność Słońca i Gwiazd.

rozbłysk
Rys. 1. Obraz analizowanego zjawiska uzyskany w czasie fazy impulsowej rozbłysku klasy C1.6, z dnia 10 września 2012 r., o godzinie 10:21:41,5 UT, za pomocą spektrografu obrazującego MSDP działającego w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Wrocławskiego (filia w Białkowie). Obraz przedstawia emisję rozbłysku w centrum linii widmowej H-alpha wodoru (656,3 nm). Czarny kwadrat oznacza lokalizację pomiaru profilu linii H-alpha wodoru (najjaśniejsza część rozbłysku), podczas gdy czarna ramka wskazuje lokalizację, w której zmierzono profil „aktywowany MSDP”. Obydwa kwadraty odpowiadają wielkością poszczególnym pikselom obrazu MSDP. Rozmiar piksela wynosi 1,6 x 1,6 sekundy łuku (czyli około 1160 x 1160 km na Słońcu). W lewym górnym rogu przedstawiony jest odcinek o długości 5 sekund łuku (czyli około 3600 km na Słońcu). Kierunek północny (na tarczy słonecznej) jest oznaczony białą strzałką w prawym górnym rogu.

Po raz pierwszy udało się połączyć modelowanie kodem FLARIX (oparte na parametrach rzeczywistego, konkretnego rozbłysku słonecznego), ze spektroskopowymi obserwacjami tego rozbłysku wykonanymi w obserwatorium w Białkowie. W celu modelowania szybkich (sub-sekundowych) zmian emisji podczas początkowej fazy rozbłysku zastosowana została nowatorska metoda modulowania parametrów wiązek elektronów, uzyskiwanych z 4-sekundowych widm rentgenowskich (z satelity RHESSI) do sub-sekundowych rozdzielczości czasowych.

rozbłysk
Rys. 2. Ewolucja profilu linii widmowej H-alpha wodoru uzyskana z modelu FLARIX (lewy panel) oraz z obserwacji wykonanych spektrografem obrazującym MSDP (prawy panel) dla analizowanego rozbłysku słonecznego. Różne kolory reprezentują wybrane profile linii zarejestrowane podczas fazy impulsowej rozbłysku w różnych momentach czasu. Dla profili modelowych zastosowano współczynnik wypełnienia FF = 0,20. Linia przerywana przedstawia profile przedrozbłyskowe, a linia kropkowana profile spokojnej (nierozbłyskowej) chromosfery – profil syntetyczny zaczerpnięty z modelu VAL-C z mikroturbulencją równą 6 km/s. W modelowaniu uwzględniono mikroturbulencję równą 16 km/s oraz położenie na tarczy słonecznej takie jak dla obserwowanego rozbłysku (μ = 0,56).

Obserwowane i syntetyczne (numeryczne) zmiany jasności rozbłysku podczas fazy impulsowej były zgodne (nie licząc drobnych odstępstw). Przy uwzględnieniu dodatkowego czynnika – tzw. współczynnika wypełnienia (wynikającego m.in. z ograniczonej rozdzielczości przestrzennej obserwacji), rozbłyskowe profile linii widmowej H-alpha wodoru uzyskane z modelowania również dobrze pokrywały się ze zmianami profili obserwowanych. W pracy przeprowadzona została także szczegółowa dyskusja czynników, które mogą wpływać na różnice występujące pomiędzy modelami numerycznymi atmosfery słonecznej a rzeczywistymi obserwacjami.

Publikacja pt. First Comparison of FLARIX Simulations with MSDP Observation of the C1.6 Solar Flare in the H-alpha Line of Hydrogen autorów: Radziszewski K., Heinzel P., Kašparová J., Litwicka M., Berlicki A., Rudawy P., Falewicz R. ukazała się w czasopiśmie Astrophysical Journal 2024, 977, 132

Projekt "Zintegrowany Program Rozwoju Uniwersytetu Wrocławskiego 2018-2022" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej z Europejskiego Funduszu Społecznego

Fundusze Europejskie
Rzeczpospolita Polska
Unia Europejska
NEWSLETTER