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 m

odel 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?

Emerging flux model

• Chen & Shibata (2000)• Emerging flux のため非平

衡となる

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

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

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

Helicity inversion model

• Kusano (2005)

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

Kink instability model

• Fan & Gibson (2003)

• Kink 不安定性

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

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

Shiota et al. (2005)

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

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

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-MOC

CT 法 )

x

y

z

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(Cs≦ 2+VA

2) ~ 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

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