Rice University

太陽風において初めて検出された現象は、太陽に関する長年の謎を解く助けになるかもしれません：なぜ太陽大気は表面よりも数百度も温度が高いのでしょうか。

地球を周回するインターフェース領域イメージング分光器（IRIS）と大気圏イメージングアセンブリ（AIA）の画像は、低地の磁気ループが数百万度ケルビンに加熱されているという証拠を示しています。

研究者たちは、シリコンなどのより重いイオンが、太陽風と太陽の彩層とコロナの間の移行領域の両方で優先的に加熱されることを主張しています。

ライス大学の太陽物理学者スティーブン・ブラッドショーと彼の同僚は、そのように疑っていた人々の一人でしたが、IRIS以前は誰も十分な証拠を持っていなかったのです。 この研究では、酸素や特に重いシリコンイオンの強いスペクトルのサインを含む、再接続ループの「輝き」について述べています（Nature Astronomy誌に掲載されました）。

ブラッドショー氏と、彼の元学生で現在コロラド大学ボルダー校大気宇宙物理学研究所の研究員であるシャー・モハマッド・バフディン氏、およびNASAの天体物理学者エイミー・ウィンバガー氏の研究チームは、これらの移行領域ループの詳細を解き、超高温プラズマのポケットを検出できるIRIS画像を研究しました。 この画像から、ループ内のイオンの動きと温度を、イオンの発する光によって分析することができました。 「このアイデアは、これらの小さな構造がどのように加熱されるかを学び、コロナ自体がどのように加熱されるかについて何かを言うことを期待することでした。 これは、太陽大気全体で動作するユビキタスなメカニズムかもしれません」

画像は、熱とドップラー効果によって線が広がったホットスポットのスペクトルを明らかにし、ナノフレアに関与する元素だけでなく、その温度と速度も示しています。

研究者たちは、このメカニズムの2つの要素、すなわちエネルギーがどのように磁場から出るか、そしてそれがどのように実際にプラズマを加熱するかを研究しました。

転移領域は華氏約1万度しかありませんが、太陽表面の対流がループに影響を与え、それを構成する細い磁気の鎖をねじったり編んだりして、エネルギーを磁場に加え、最終的にプラズマを加熱するとブラッドショウ氏は言います。 「IRISの観測は、そのプロセスが起こっていることを示し、最初の部分に対する少なくとも1つの答えが、ジェットが重要な徴候である磁気リコネクションによるものであると、私たちは確信しています」と、彼は言います。 しかし、放出された磁気エネルギーがどのようにプラズマを加熱するのかは、これまで謎のままでした。 「私たちは、リコネクションが起こっている小さなループ構造の領域を見て、主にシリコンと酸素のイオンからの輝線を測定しました。 「シリコンイオンのスペクトル線は、酸素よりもずっと広いことがわかりました」

それは、シリコンイオンが優先的に加熱されることを示していました。 「私たちはそれを説明する必要がありました」とブラッドショーは言う。 「ブラッドショーによると、リコネクションサイトでイオンサイクロトロン波が発生するとのことです。 重いイオンが運ぶ波は、不安定性の影響を受けやすく、波が「切れて」乱流を発生させ、イオンを散乱させてエネルギーを与える。 これにより、イオンのスペクトル線は、プラズマの局所的な温度だけから予想されるよりも広くなります。 軽いイオンの場合、加熱するためのエネルギーが十分でない可能性があります。 「

「太陽風では、重いイオンは軽いイオンよりもかなり高温になります」とブラッドショー氏は言います。 とブラッドショーは言う。「それは明確に測定されています。 特に太陽風はコロナの惑星間空間への膨張の現れであるため、太陽コロナの加熱を含む私たちが特定したメカニズムによって、これが遷移領域の特性でもあり、したがって大気全体にわたって持続するかもしれないことを、私たちの研究は初めて示しています」

次の質問は、そのような現象が太陽全域で同じ速度で起こっているかどうかだとBahauddin氏は述べている。 「おそらく答えはノーでしょう」と彼は言う。 「そして問題は、これらの現象がコロナ加熱の問題にどの程度貢献しているかです。 私たちが遷移領域で示したことは、パズルの重要なピースに対する解決策でしたが、全体像では、より多くのピースが正しい場所に落ちる必要があります」と、Bahauddin 氏は言います。 「IRISは近い将来、色球のピースについて教えてくれるでしょう。 そうすれば、太陽大気の統一的でグローバルな理論を構築するのに役立つでしょう」

。