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フレア・ CME のトリガー機構と エネルギー解放過程

フレア・ CME のトリガー機構と エネルギー解放過程. 京大花山天文台 D1 西田　圭佑. トリガー機構. フレア・ CME 等のトリガー機構としてはさまざまな model が存在する Two step reconnection model (Wang & Shi 1993) Emerging flux model (Chen & Shibata 2000) Canceling flux model (Linker et al. 2003) Breakout model (Antiochos 1999)

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フレア・ CME のトリガー機構と エネルギー解放過程

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Presentation Transcript

  1. フレア・CMEのトリガー機構とエネルギー解放過程 京大花山天文台D1 西田　圭佑

  2. トリガー機構 • フレア・CME等のトリガー機構としてはさまざまなmodelが存在する • Two step reconnection model (Wang & Shi 1993) • Emerging flux model (Chen & Shibata 2000) • Canceling flux model (Linker et al. 2003) • Breakout model (Antiochos 1999) • Tether cutting model (Moore et al. 2001) • Helicity inversion model (Kusano 2005) • Converging flux model (Forbes & Isenberg 1991) • Kink instability model (Fan & Gibson 2003) • Sheared arcade model (Choe & Lee 1992) • Notoya model?

  3. Emerging flux model • Chen & Shibata (2000) • Emerging fluxのため非平衡となる

  4. Canceling flux model • Linker et al. (2003) • Converging flowにより、光球でflux cancellationがおこる • X-ray bright pointの2/3がcanceling fluxによる

  5. Breakout model • Antiochos et al. (1999) • 太陽から離れた場所でのコロナ磁場のリコネクションがきっかけ

  6. Tether cutting model • Moore et al. (2001) • シアしてねじれた、シグモイド状のバイポール磁場が繋ぎ替わることで始まる • 外側のアーケードの磁場もリコネクションすることにより、フィラメントが飛んでいく

  7. Helicity inversion model • Kusano (2005)

  8. Converging flux model • Van Tend & Kuperus (1978) • Forbes & Isenberg (1991) • 光球の運動により、光球内でリコネクション

  9. Kink instability model • Fan & Gibson (2003) • Kink不安定性

  10. Sheared arcade model • Choe & Lee (1992) • 光球のシア運動でねじれた磁場が形成される

  11. Shiota et al. (2005) 目的 • これらのトリガー機構のうち、有効なものを見つける(理論と観測の両面から) • 実際の観測データに基づいた3次元モデリングを行う

  12. トリガー機構の決定 • Instability のモデルでは、観測的に「いつ」起こるかを予想するのは難しい • 一方、two-step reconnection modelは、最初のリコネクションを起こすきっかけが見つかればよい • 以下のモデルを中心的に調べる • Emerging flux (Chen & Shibata 2000) • Canceling flux (Linker et al. 2003) • Tether cutting model (Moore et al. 2001) • シミュレーションはほとんど行われていない

  13. モデリング • 観測によると、ねじれた磁場の浮上が多くのフレアの原因である (Tanaka 1993, Kurokawa 1987, Ishii et al. 1998) • 光球の視線方向の磁場を元にポテンシャル磁場を計算する • 今のところは、観測(Solar-B、SMART他)に基づいて境界条件を変化させることにより平衡状態を作る • Non-linearなforce free field • Magneto-Hydrostatic(gas pressure + gravity) • 将来的には、光球面下とあわせた、self-consistentなモデル • Twisted Emerging fluxの計算をすれば自然にでてくる

  14. 当面の予定 • 現在の2次元のモデル[1][2]を3次元に拡張する (つまりこれやこれやこれを再現したい) • Chen & Shibataを3次元に拡張した安定な初期条件を作る • Slow shock, fast shock, down flowの振る舞いを調べる • Flux ropeの安定性？ • Emerging flux modelのときは、境界条件をどうするか？ • 途中まで2.5次元、途中から3次元？ • 上原-清水コード(CIP-MOCCT法) z y x

  15. 計算規模の見積もり • フレアのサイズ: 2×109cm • z(高さ)方向はplasmoid ejectionまで見たい • y(奥行き)方向はdown flowの構造(2×108cm)が見える程度でよい • 計算領域のサイズ: x, y: 4×109cm、z: 1010cm • Δx=2×106cm (non-uniform), Δy=107cm, Δz=2×107cm → 800×400×500 grid • タイムスケール: 3×103sec • Δt ≦ 0.5 × L / sqrt(Cs2+VA2) ~ 0.02sec → 150000 step • 約390ノード・時間 • すべてを一度に見ようと欲張らずに、yまたはz方向どちらかを粗くすれば1/3程度→約130ノード・時間

  16. 宇宙天気予報 • 京大グループでの役割分担 • 浮上磁場、エネルギー蓄積 (清水) • フレア・CMEのトリガー、エネルギー解放 (西田) • 太陽風、惑星間空間の伝播 (松本) • 最終的にはこれらを統合して計算する • 下層での計算結果を、上層の初期条件・境界条件として計算する • 同時にすべてをとく必要はない

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