An Analysis of the Ellerman Bomb Spectra Observed by the FISS

Abstract

엘러먼 폭탄은 태양 활동 영역에서 관측되는 작은 크기와 짧은 수명을 가지는 현상이다. 엘러먼 폭탄은 최초로는 태양 발머선에서 발견되었으나, 이후 여러 스펙트럼선에서 발견되었다. 엘러먼 폭탄은 태양 대기 하부에서 자기 재연결이 발생할 때 생성되는 것으로 받아들여지는데, 이때 그 현상이 발생한 영역 주위를 가열한다. 엘러먼 폭탄으로 인해 변화된 태양 대기를 확인하기 위해, 관측된 엘러먼 폭탄의 선 프로파일과 모형 대기에 대한 non-LTE 복사전달 계산을 통해 얻은 합성 프로파일을 비교하는 방식의 연구가 진행되어 왔다. 기존 연구에서는 관측 데이터의 낮은 해상도로 인해 연구의 한계가 있었다. 본 연구에서, 우리는 고속영상태양분광기 (FISS)로부터 얻은 데이터를 이용하였는데, FISS는 Hα와 Ca II 8542˚A양쪽 선으로부터 엘러먼 폭탄을 연구하기에 충분할 정도로 높은 시공간분해능의 데이터를 제공한다.

우리는 관측된 두 선을 동시에 설명할 수 있는 엘러먼 폭탄의 대기 모형을 제작하는 것을 목표로 하였다. 첫 번째 시도로서, 우리는 다양한 온도 변화 (ΔT), 폭 (W), 높이(h)를 가지는 가우스 함수 형태의 온도 증가 함수를 태양 정온 지역에 대한 1차원 모형 대기에 첨부하는 방식으로 모형 대기를 제작하였으며, 폭 W는 80km 에서 240km까지 변화시켰다. 그러나, 이와 같은 접근법으로는 우리는 관측된 Hα와 Ca II선을 동시에 설명하는 어떠한 대기 모형도 찾을 수 없었다. Hα를 가장 잘 설명하는 대기 모형으로부터 얻은 Ca II 합성 프로파일은 선 날개에서 관측 데이터에 비해 매우 높은 밝기를 나타냈고, Ca II 선 최적 모형으로부터 얻은 Hα 합성 프로파일은 관측 데이터에 비해 매우 약간 날개를 가졌다. 이 불일치를 해결하기 위해, 우리는 기존의 모형에 비해 매우 좁은 폭의 (W ∼ 20km) 온도증가 함수를 가지는 새로운 모형을 만들었다. 이 새로운 모형을 통해, 우리는 관측된 Hα선과 Ca II 선을 동시에 설명할 수 있는 대기 모형을 얻었다. 우리는 이 모형의 온도 증가가 기존에 알려진 엘러먼 폭탄의 생성 높이보다 매우 낮은 지점에서 (h = 120km) 생성된다는 것을 발견했다.추가적으로, 우리는 Hα선과 Ca II 선 양쪽 날개에서 밝기의 빠른 증가 및 감소를 관찰하였는데, 이는 대기 구조가 가열과 냉각으로 인해 변화하였다는 것을 나타낸다. 사실, 온도의 빠른 증가와 감소는 non-LTE 모형 제작으로부터 발견되었다.

우리의 결과는 엘러먼 폭탄이 기존 연구에서 추측했던 것처럼 채층 하부에서 발생하는 것이 아니라 광구에서 생성된다는 것을 나타낸다. Hα선과 Ca II선 날개의 생성은 매우 좁은 영역에 한정되어 있다. 다음으로, 엘러먼 폭탄의 수명 동안 관측되는 급격한 밝기의 변화는 엘러먼 폭탄의 가열과 냉각이 매우 짧은 시간 내에 이루어진다는 것을 암시한다.이 결과들을 일반화시키기 위해서는 다른 엘러먼 폭탄에 대한 추가적인 연구가 필요할 것이다.