Other language title :
وابستگي ميدان مغناطيسي سايه يك لكه خورشيدي به شدت روشنايي و دما
Title of article :
The dependence of the magnetic field strength of a sunspot umbra on its intensity and brightness temperature
Author/Authors :
Hamedivafa, Hashem Physics Department - Faculty of Science - Imam Khomeini International University, Qazvin
Abstract :
A partial decrease of the convective energy by the magnetic field of a sunspot causes
the temperature of the magnetized plasma to decrease and this leads to a magneto-hydrostatic
equilibrium. Thus, we expect a strong relation between magnetic field strength of a sunspot and its temperature/brightness. Here, we investigate this relation in the umbra of the large sunspot in
NOAA10930 using spectro-polarimetric data recorded by Solar Optical Telescope on board Hinode.
The magnetic field strength is measured by two methods: 1) using the Stokes V profile of the
neutral iron 630.25 nm line, and 2) running SIR inversion code on the full Stokes profiles of the two
neutral iron 630.15 and 630.25 nm lines. The general behavior is the decreasing of magnetic field
strength with temperature/intensity. For intensities less than about 0.2I ph (brightness temperature
4280 K; I ph is the mean photospheric intensity around the sunspot), decreasing magnetic field
strength with increasing intensity has a steeper gradient, a power law function clearly explains the
non-linear variations of magnetic field strength versus temperature/intensity. For intensities larger
than 0.2I ph, at a given intensity, the range of the deviation of magnetic field strength is as large as
0.5 kG. By looking for the location of these points on the studied umbral region, we find that these
points are belong to the inner penumbra where penumbral filaments intrude into the dark umbra
at two corners of the studied umbral region which shows different magnetic field strengths. This
difference can be due to the difference between the evolutionary stages of the penumbral filaments
at the two corners during the observation period. For intensities less than 0.2I ph, the observed
deviation around the power law behavior is partially due to the presence of umbral dots. Since
umbral dots are brighter than the umbra, and the layers of optical depth unity are moved to higher
heights, a smaller magnetic field strength may be measured in umbral dots. This causes the data
points shift to larger intensities and smaller magnetic field strengths on the corresponding scatter
plot. Since the increase in intensity and the decrease in magnetic field strength on different umbral
dots are different, the scattering around the power law is explained.
Farsi abstract :
ممانعت جزئي ميدان مغناطيسي از فرايند همرفت انرژي در لكه هاي خورشيدي، با كاهش دماي پلاسماي مغناطيده لكه، سبب برقراري تعادل مگنتوهيدروستاتيكي آن مي شود. لذا انتظار داريم كه دما با شدت روشنايي يك لكه خورشيدي به اندازه ميدان مغناطيسي آن ارتباط تنگاتنگي داشته باشد. در اين مقاله اين ارتباط براي سايه لكه خورشيدي NOAA10930 با استفاده از داده هاي طيف قطبش سنجي ثبت شده به وسيله تلسكوپ خورشيدي ماهواره هينوده مورد مطالعه قرار ميگيرد. اندازه ميدان مغناطيسي در سايه اين لكه خورشيدي به دو روش، يكي با استفاده از نمايه استوكس V خط طيفي آهن خنثي در طول موج 630/25 نانومتر و ديگري با بهره گيري از كد واروني SIR كه حل معكوس معادله انتقال تابش را براي نمايه هاي كامل استوكس دو خط طيفي آهن خنثي در طول موج هاي 630/15 و 630/25 نانومتر انجام ميدهد بدست مي آوريم. رفتار كلي، كاهش ميدان مغناطيسي با افزايش شدت دما است. براي شدت هاي كمتر از حدود 0/2 (يكه شده به ميانگين شدت شيد سپهر اطراف لكه، معادل دماي روشنايي 4280 كلوين)، كاهش ميدان با افزايش شدت، شيب تندتري دارد و يك تابع تواني رفتار غير خطي تغيير اندازه ميدان با شدت دما را به خوبي بيان مي كند. براي شدت هاي بزرگتر از 0/2، براي هر شدت مفروض پراكندگي اندازه ميدان مغناطيسي، بزرگ و در حدود 0٫5 كيلوگاوس است. با مكان يابي اين نقاط در سطح سايه، مشخص شد كه اين نقاط بخش نيم سايه داخلي لكه خورشيدي را شكل مي دهند كه رشته هاي نيم سايه اي در دو گوشه ناحيه مورد مطالعه به زمينه تاريك سايه نفوذ كرده اند به طوري كه اين دو منطقه ميدان مغناطيسي متفاوتي از خود نشان مي دهند. اين تفاوت مي تواند به دليل تفاوت در مرحله تحولي متفاوت رشته هاي نيم سايه اي در هنگام رصد باشد. براي شدت هاي كمتر از 0/2 نيز بخشي از پراكندگي نقاط در اطراف رفتار تواني به سبب وجود خال هاي سايه اي است. به دليل روشن تر داغ تر بودن خالهاي سايه اي نسبت به سايه و نيز جابجايي لايه هاي با عمق اپتيكي ثابت به ارتفاع هاي بالاتر، ممكن است ميدان مغناطيسي كوچكتري را اندازه بگيريم و اين سبب جابجايي نقاط به سمت شدت هاي بزرگتر و ميدان هاي كوچكتر در نمودار پراكندگي مي شود. از آنجايي كه افزايش روشنايي و كاهش اندازه ميدان مغناطيسي در سطح خال هاي سايه اي مختلف، متفاوت است به اين ترتيب، پراكندگي اين نقاط اطراف منحني (رفتار) تواني توضيح داده مي شود.
Keywords :
The sun , sunspots , magnetic field
Journal title :
Astroparticle Physics