On the generation of subphotospheric acoustic sources

Abstract

This work explored the possibility of the generation of seismic signals on the Sun from a confinement of energy located in the solar interior. This idea was developed through two sections. In the first section, corresponding to the observational part, the computational heliseismic holographic technique was applied to a series of photospheric velocity maps. The results obtained were contrasted with physical observables in the surface of the Sun. The analyzed data corresponded to images of the intensity of the continuum and of the line of sight magnetic and of velocity fields. The images were obtained with the HMI instrument on board the SDO spacecraft, which provides measurements of the entire solar disk at the 6173.3 Å Fe-I absorption line with a spatial resolution of 0.503" and a cadence of 45 s. With this method, we found acoustic signals at high frequencies extending beyond 10 mHz. These results allow to have a better discrimination of the spatial morphology of acoustic transients. On the other hand, taking into account the focus-defocus technique in computational holography, it was possible to analyze these ultra-impulsive signals at different depths in the solar interior. We discovered that these signals are not strictly confined to the solar surface but have a significant degree of vertical extension in the active region.

In the second part, a magnetohydrodynamic simulation in 2 and 3 dimensions was developed. In this numerical scheme the magnetic structure immersed in a solar model of the interior was disturbed. We found that disturbances located at different depths are capable of generating seismic signals that can be detected on the surface, reinforcing the hypothesis raised in the observational section.

These results open new prospects in helioseismology, which involves the generation of acoustic signals in solar flare events. This would allow a better understanding of the processes that take place in the solar interior as well as their relationship with the generation of acoustic signals, a mystery that still remains in solar astrophysics.

Este trabajo exploró la posibilidad de generación de señales sísmicas en el Sol a partir de un confinamiento de energía localizado en el interior solar. Esta idea se desarrolló a través de dos secciones. En la primera sección, correspondiente a la parte observacional, se aplicó la técnica de heliosismología holográfica computacional a series de mapas de velocidad fotosféricos. Los resultados se contrastaron con observables físicos de la superficie del Sol. Los datos analizados correspondieron a imágenes de la intensidad del continuo y del campo magnético y de velocidades en la línea de la visual. Las imágenes fueron obtenidas con el instrumento HMI a bordo del observatorio SDO, cuyos datos de ciencia brindan mediciones del disco solar completo en la línea de absorción Fe-I a 6173.3 Å con una resolución espacial de 0.504" por píxel y una cadencia temporal de 45 s. Con este método, encontramos señales acústicas a altas frecuencias que se extienden más allá de 10 mHz. Dichos resultados permiten tener una mejor discriminación de la morfología espacial de transientes acústicos. Ahora bien, teniendo en cuenta la técnica de enfoque-desenfoque en holografía computacional, fue posible analizar dichas señales ultra-impulsivas a diferentes profundidades en el interior solar. Descubrimos que las señales que se observan no están confinadas estrictamente a la superficie solar sino que tienen un grado de extensión vertical en la región activa. En la segunda parte se desarrolló una simulación magnetohidrodinámica en 2 y 3 dimensiones. En dicho esquema numérico se perturbó la estructura magnética inmersa en un modelo solar del interior. Encontramos que perturbaciones localizadas a diferentes profundidades son capaces de generar señales sísmicas que pueden ser detectadas en la superficie, reforzando la hipótesis planteada en la sección observacional. Dichos resultados abren la posibilidad a una rama de estudio más profunda dentro de la heliosismología, la cual involucra la generación de señales acústicas en eventos de fulguraciones solares. Esto permitiría entender mejor los procesos que se llevan a cabo en el interior solar así como su relación con la generación de señales acústicas, un misterio que permanece todavía en la astrofísica solar. (Texto tomado de la fuente)