太陽・恒星フレアにおける輻射流体シミュレーション
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太陽・恒星フレアにおける輻射流体シミュレーション. 京大・宇宙物理 川道 俊見. 概要. イントロダクション 輻射流体の背景 現在の輻射流体シミュレーション 世界における輻射流体シミュレーション Ding さん( Nanjing University )グループ Carlsson さん (Oslo University) グループ 京大グループの今後(太陽系外フレア). イントロダクション. 輻射流体の背景 フレアに伴う大気変動 Machado (1980) など 非熱的電子の効果 Ding & Fang (1997) など

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太陽・恒星フレアにおける輻射流体シミュレーション

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Presentation Transcript


太陽・恒星フレアにおける輻射流体シミュレーション

京大・宇宙物理

川道 俊見


概要

  • イントロダクション

    • 輻射流体の背景

    • 現在の輻射流体シミュレーション

  • 世界における輻射流体シミュレーション

    • Ding さん(Nanjing University)グループ

    • Carlsson さん(Oslo University)グループ

  • 京大グループの今後(太陽系外フレア)


イントロダクション

  • 輻射流体の背景

    • フレアに伴う大気変動

      • Machado (1980) など

    • 非熱的電子の効果

      • Ding & Fang (1997) など

  • いずれもダイナミクス・エネルギーの取り扱いは単純


Semi-empirical models

  • Basic equations

    radiative transfer:

    statistical equilibrium:

    hydrostatic equilibrium:


Semi-empirical models

  • Method


Comparison of some models

  • Quiet-Sun: VAL-C

  • Small flare: F1

  • Big flare: F2

  • White-light flare: F1*,F3


Flare models including a nonthermal electron beam

radiative transfer:

statistical equilibrium:

hydrostatic equilibrium:


Effects of the nonthermal electron beam and velocity fileds on the H profile (Ding & Fang 1997)

Both blue and red asymmetries can be produced by downward motions, depending on the strength of the electron beam


現在の輻射流体シミュレーション

  • プラズマのダイナミクス・エネルギー収支の取り扱い

    • 非熱的電子の効果

    • Radiative backwarming の効果

      • より深い大気の加熱

    • White light flares (WLFs) や Black light flares (BLFs)、恒星フレアの再現


White light flare (太陽)

Liu et al. (2001)


M型星(AD Leo)

Haisch et al. (1991)


Black light flare (太陽)

Ding et al. (2003)


Ding et al. (2003)

  • エネルギーバランスを考えた数値計算

    • 非熱的電子が Coulomb 衝突で落とすエネルギーと放射冷却がつりあうように温度発展

    • Collisional excitaion & ionization : H 4レベル+連続

    • Radiative cooling : H, H-

  • 結果

    • H-による Cooling で WLFs, BLFs を説明

    • TMR (Temperature minimum region) の大気


Ding et al. (2003)

  • 非熱的電子が落とすエネルギー

  • Radiative cooling rate

  • Energy balance


Continuum contrast

Flare maximum phase

     (しだいに増光: WLFs)

Continuum(λ=8500Å) の増し分

Early impulsive

phase

(最初、減光: BLFs)

非熱的電子のエネルギーフラックス


TMR 付近の温度

1011 erg cm-2 s-1

1010 erg cm-2 s-1

初期大気


Allred et al. (2006)

  • M 型星フレアにおける輻射流体

    • ダイナミクス、エネルギーをきちんと解く

    • XEUV backwarming

    • H, He, CaII

  • 結果

    • 観測と合う Doppler shift と Line broadening (Stark broadening)

    • 一方で、Continuum の特徴は観測と合わず


基礎方程式(Abbett & Hawley 1999)


Allred et al. (2006)

Cooling (H)

Completely

Ionized (H)

Cooling (He)


Allred et al. (2006)

Completely

Ionized (He)


Allred et al. (2006)


Line broadening


Continuum dimming


Balmer & Paschen jump


京大グループの今後

  • 可視光

    • 太陽:エラーマンボム(中村くん)

    • 恒星フレア:観測と協力(野上さん、栗山くん)

      • 興味深いラインの挙動等が発見 (V711 Tau)

      • 輻射流体シミュレーションで再現(川道)

  • 電波とX線(川道)

    • Benz 則

      • 褐色矮星フレア

      • 太陽系外惑星フレア


Benz 則


Absorption and Emission Coefficients

Absorption coefficient

Emission coefficient


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