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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1 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

2 概要 イントロダクション 世界における輻射流体シミュレーション 京大グループの今後（太陽系外フレア） 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）

3 イントロダクション 輻射流体の背景 いずれもダイナミクス・エネルギーの取り扱いは単純 フレアに伴う大気変動 非熱的電子の効果
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

4 Semi-empirical models
Basic equations radiative transfer: statistical equilibrium: hydrostatic equilibrium:

5 Semi-empirical models
Method

6 Comparison of some models
Quiet-Sun: VAL－C Small flare: F1 Big flare: F2 White-light flare: F1*，F3

7 Flare models including a nonthermal electron beam
radiative transfer: statistical equilibrium: hydrostatic equilibrium:

8 Effects of the nonthermal electron beam and velocity fileds on the H profile (Ding & Fang 1997)
The same velocity field could produce different line asymmetries when a nonthermal electron beam exists Both blue and red asymmetries can be produced by downward motions, depending on the strength of the electron beam

9 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

10 White light flare (太陽) Liu et al. (2001)

11 M型星(AD Leo) Haisch et al. (1991)

12 Black light flare (太陽) Ding et al. (2003)

13 Ding et al. (2003) エネルギーバランスを考えた数値計算 結果
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

14 Ding et al. (2003) 非熱的電子が落とすエネルギー Radiative cooling rate
　非熱的電子が落とすエネルギー　　　　　 　Radiative cooling rate Energy balance

15 Continuum contrast Continuum（λ=8500Å） の増し分 非熱的電子のエネルギーフラックス
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　　　

16 TMR 付近の温度 1011 erg cm-2 s-1 1010 erg cm-2 s-1 初期大気　　

17 Allred et al. (2006) M 型星フレアにおける輻射流体 結果 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

18 基礎方程式(Abbett & Hawley 1999)

19 Allred et al. (2006) Cooling (H) Completely Ionized (H) Cooling (He)

20 Allred et al. (2006) Completely Ionized (He)

21 Allred et al. (2006)

22 Line broadening

23 Continuum dimming

24 Balmer & Paschen jump

25 京大グループの今後 可視光 電波とＸ線（川道） 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） Benz 則
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

26 Benz 則

27 Absorption and Emission Coefficients
Absorption coefficient Emission coefficient