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Desbordamientos supra-arcade

Llamarada solar observada por TRACE 195 Å el 21 de abril de 2002. Los SAD se pueden ver en el centro del cuadro; note los "renacuajos" oscuros que descienden hacia la brillante arcada coronal .

Los flujos descendentes supra-arcade ( SADs ) son vacíos de plasma que viajan hacia el Sol que a veces se observan en la atmósfera exterior del Sol , o corona , durante las erupciones solares . En física solar , arcade se refiere a un conjunto de bucles coronales , y el prefijo supra indica que los flujos descendentes aparecen por encima de las arcadas de las erupciones. Se describieron por primera vez en 1999 utilizando el Telescopio de rayos X blandos (SXT) a bordo del satélite Yohkoh . [1] Los SAD son subproductos del proceso de reconexión magnética que impulsa las erupciones solares, pero su causa precisa sigue siendo desconocida.

Observaciones

Descripción

Los SAD son huecos de plasma oscuros, similares a dedos, que a veces se observan descendiendo a través del plasma caliente y denso por encima de las arcadas de bucles coronales brillantes durante las erupciones solares . Se informaron por primera vez para una llamarada y una eyección de masa coronal asociada que ocurrió el 20 de enero de 1999, y fue observada por el SXT a bordo del Yohkoh . [1] A los SAD a veces se los denomina " renacuajos " por su forma y desde entonces se han identificado en muchos otros eventos (por ejemplo, [2] [3] [4] [5] ). Suelen observarse más fácilmente en las fases de desintegración de las erupciones de larga duración , [2] cuando se ha acumulado suficiente plasma por encima de la arcada de la llamarada para que los SAD sean visibles, pero comienzan antes durante la fase de ascenso. [6] Además de los huecos de SAD, existen estructuras relacionadas conocidas como bucles descendentes supraarcada (SADL). Las SADL son bucles coronales que se retraen (encogen) y que se forman a medida que el campo magnético suprayacente se reconfigura durante la llamarada . Se cree que las SAD y las SADL son manifestaciones del mismo proceso visto desde diferentes ángulos, de modo que las SADL se observan si la perspectiva del observador está a lo largo del eje de la arcada (es decir, a través del arco), mientras que las SAD se observan si la perspectiva es perpendicular al eje de la arcada. [7] [8]

SAD observados por SDO AIA 131 Å el 2 de octubre de 2011.

Propiedades básicas

Los SAD suelen comenzar a 100–200 Mm por encima de la fotosfera y descienden 20–50 Mm antes de disiparse cerca de la parte superior de la arcada de la llamarada después de unos minutos . [7] [9] Las velocidades hacia el Sol generalmente caen entre 50 y 500 km s −1 [2] [7] pero ocasionalmente pueden acercarse a 1000 km s −1 . [7] [10] A medida que caen, los flujos descendentes desaceleran a velocidades de 0,1 a 2 km s −2 . [7] Los SAD parecen oscuros porque son considerablemente menos densos que el plasma circundante , [3] mientras que sus temperaturas (100.000 a 10.000.000 K ) no difieren significativamente de sus alrededores. [11] Sus áreas transversales varían desde unos pocos millones hasta 70 millones de km 2 [7] (a modo de comparación, el área transversal de la Luna es de 9,5 millones de km 2 ).

Instrumentación

Los SAD se observan típicamente utilizando telescopios de rayos X suaves y ultravioleta extremo (EUV) que cubren un rango de longitud de onda de aproximadamente 10 a 1500 Angstroms (Å) y son sensibles al plasma coronal de alta temperatura (100.000 a 10.000.000 K ) a través del cual se mueven los flujos descendentes. Estas emisiones están bloqueadas por la atmósfera de la Tierra , por lo que las observaciones se realizan utilizando observatorios espaciales . La primera detección fue realizada por el Telescopio de rayos X suaves (SXT) a bordo del Yohkoh (1991-2001). [1] Pronto siguieron las observaciones del Transition Region and Coronal Explorer (TRACE, 1998-2010), un satélite de imágenes EUV , y el instrumento espectroscópico SUMER a bordo del Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO, 1995-2016). [3] [4] Más recientemente, los estudios sobre SAD han utilizado datos del Telescopio de Rayos X (XRT) a bordo del Hinode (2006—presente) y del Ensamblaje de Imágenes Atmosféricas (AIA) a bordo del Observatorio de Dinámica Solar (SDO, 2010—presente). [11] Además de los instrumentos de EUV y rayos X, los SAD también pueden verse mediante coronógrafos de luz blanca como el Coronógrafo Espectrométrico y de Gran Ángulo (LASCO) a bordo del SOHO , [12] aunque estas observaciones son menos comunes.

Causas

Se acepta ampliamente que los SAD son subproductos de la reconexión magnética , el proceso físico que impulsa las erupciones solares al liberar energía almacenada en el campo magnético del Sol . La reconexión reconfigura el campo magnético local que rodea el sitio de la llamarada desde un estado de mayor energía (no potencial, estresado ) a un estado de menor energía ( potencial ). Este proceso se ve facilitado por el desarrollo de una capa de corriente , a menudo precedida por o en tándem con una eyección de masa coronal . A medida que se reconfigura el campo, las líneas de campo magnético recién formadas se alejan del sitio de reconexión , produciendo salidas tanto hacia como desde la superficie solar , denominadas respectivamente flujos descendentes y flujos ascendentes. Se cree que los SAD están relacionados con los flujos descendentes de reconexión que perturban el plasma caliente y denso que se acumula sobre las arcadas de las erupciones , [4] pero exactamente cómo se forman los SAD es incierto y es un área de investigación activa.

Los SAD se interpretaron primero como secciones transversales de tubos de flujo magnético , que comprenden bucles coronales , que se retraen hacia abajo debido a la tensión magnética después de formarse en el sitio de reconexión . [1] [7] Esta interpretación se revisó más tarde para sugerir que los SAD son en cambio estelas detrás de bucles de retracción mucho más pequeños (SADL), [8] en lugar de secciones transversales de los propios tubos de flujo . Otra posibilidad, también relacionada con los flujos de salida de reconexión , es que los SAD surjan de una inestabilidad, como la inestabilidad de Rayleigh-Taylor [13] o una combinación de las inestabilidades del modo de desgarro y de Kelvin-Helmholtz . [14]

Referencias

  1. ^ abcd McKenzie, DE; Hudson, HS (1 de julio de 1999). "Observaciones de rayos X de movimientos y estructuras sobre una arcada de llamaradas solares". The Astrophysical Journal . 519 (1): L93–L96. Bibcode :1999ApJ...519L..93M. CiteSeerX  10.1.1.42.5132 . doi :10.1086/312110. S2CID  7360429.
  2. ^ abc McKenzie, DE (1 de agosto de 2000). "Flujos descendentes supra-arcade en eventos de llamaradas solares de larga duración". Física solar . 195 (2): 381–399. Código Bibliográfico :2000SoPh..195..381M. doi :10.1023/A:1005220604894. ISSN  0038-0938. S2CID  119006211.
  3. ^ abc Innes, DE; McKenzie, DE; Wang, Tongjiang (1 de noviembre de 2003). "Observaciones espectrales de SUMER de flujos de entrada supra-arcade posteriores a la llamarada". Física solar . 217 (2): 247–265. Bibcode :2003SoPh..217..247I. CiteSeerX 10.1.1.149.5002 . doi :10.1023/B:SOLA.0000006899.12788.22. ISSN  0038-0938. S2CID  16049512. 
  4. ^ abc Asai, Ayumi; Yokoyama, Takaaki; Shimojo, Masumi; Shibata, Kazunari (10 de abril de 2004). "Movimientos descendentes asociados con emisiones no térmicas impulsivas observadas en la llamarada solar del 23 de julio de 2002". The Astrophysical Journal . 605 (1): L77–L80. Bibcode :2004ApJ...605L..77A. doi :10.1086/420768. S2CID  121873264.
  5. ^ Reeves, KK; Guild, TB; Hughes, WJ; Korreck, KE; Lin, J.; Raymond, J.; Savage, S.; Schwadron, NA; Spence, HE (1 de septiembre de 2008). "Fenómenos poseruptivos en eyecciones de masa coronal y subtormentas: ¿Indicadores de un proceso universal?". Journal of Geophysical Research: Space Physics . 113 (A9): A00B02. Bibcode :2008JGRA..113.0B02R. doi : 10.1029/2008JA013049 . ISSN  2156-2202.
  6. ^ Khan, JI; Bain, HM; Fletcher, L. (2007). "El tiempo relativo de los flujos descendentes supra-arcade en las erupciones solares" (PDF) . Astronomía y Astrofísica . 475 (1): 333–340. Bibcode :2007A&A...475..333K. doi : 10.1051/0004-6361:20077894 .
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  14. ^ Cécere, M.; Zurbriggen, E.; Costa, A.; Schneiter, M. (2015). "Simulación 3D MHD de flujos descendentes supra-arcade de llamaradas en un medio de lámina de corriente turbulenta". The Astrophysical Journal . 807 (1): 6. arXiv : 1407.3298 . Bibcode :2015ApJ...807....6C. doi :10.1088/0004-637x/807/1/6. S2CID  118688215.

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