Estudio observacional de la dinámica de puntos brillantes en una zona del sol en calma

Abstract

Las observaciones en alta resolución de la fotosfera solar han revelado la existencia de estructuras compuestas de diminutos Puntos Magnéticos Brillantes o MBPs (por sus siglas en inglés). Tales estructuras a pequeña escala están asociadas con regiones de campo magnético fuerte del orden de kilogauss (kG) (Beck et al., 2007). Diversas investigaciones han encontrado que el diámetro promedio de un MBP está en el rango de 100 - 300 km, su velocidad horizontal promedio entre 0,2 - 5 kms−1 y su tiempo de vida de 2,5 a 10 minutos en promedio (Utz et al., 2009b). Es relevante estudiar estos elementos magnéticos y establecer su contribución al comportamiento de la atmósfera solar, y particularmente al bien conocido problema del calentamiento coronal. Aunque pequeños, los MBPs podrían contribuir significativamente a la energía requerida en la corona debido a que cubren toda la superficie del Sol y albergan intensos campos magnéticos. Teóricamente, el movimiento del punto de anclaje de un MBP genera un flujo de energía que asciende a la corona y puede contribuir a su calentamiento (Choud-huri et al., 1993). En este trabajo, el análisis de MBPs se hace a través del uso de series de tiempo de imágenes de la fotosfera solar adquiridas con telescopios solares de alta resolución, tanto en tierra como espaciales i.e., el instrumento SOT/Hinode (Telescopio Óptico Solar) y HiFI/GREGOR (generador de imágenes de alta resolución) en la banda G (4308 ̊A). Con el fin de detectar los MBPs, se hace uso de un algoritmo automático de segmentación e identificación, a partir del cual se rastrean estos elementos pequeños para medir su movimiento propio. Posteriormente, se lleva a cabo un análisis estadístico de cientos de MBPs por medio de histogramas de área y diámetro, así como analizando curvas de luz que evidencian su variación en intensidad. Adicional a esto, se mide la velocidad horizontal promedio de estas estructuras para caracterizarlas durante la evolución de la región solar bajo estudio. Los resultados establecen que las medidas de los parámetros dinámicos de los MBPs están influenciadas por el instrumento utilizado, ya que con el cambio de la resolución espacial y temporal se obtienen parámetros diferentes. Con una resolución de 0,108 arcseg/px se obtuvo para el área de los MBPs un valor medio de 37000·|÷1,7 km2, para el diámetro promedio260· | ÷1,5 km y una velocidad horizontal media de 1,1 - 2,3 kms−1(se encontraron dos poblaciones de MBPs en los resultados de velocidad). Por su parte, para una resolución de 0,0286 arcseg/px se encontraron dos poblaciones de MBPs cuyas áreas promedios fueron de 5700·|÷1,6 km2 y 20000·|÷1,6 km2 respectivamente, para el diámetro un valor medio de 80· | ÷1,3 km para el primer grupo de MBPs y de 150· | ÷1,5 km para el segundo y una velocidad promedio de 1,9 kms−1 y 7,5 kms−1 para cada una de las poblaciones.

High-resolution observations of the solar photosphere reveal a large fine structure compo-sed of tiny Magnetic Bright Points (MBPs), which are small-scale features associated withstrong magnetic field regions of the order of kilogauss (kG) (Beck et al., 2007). Differentinvestigations have found that the average diameter of a MBP lays in a range of 100 - 300km, its horizontal average velocity between 0,2-5 kms−1and its lifetime of 2,5 to 10 minuteson average (Utz et al., 2009b).It is relevant to study these magnetic elements and establish their contribution to the beha-viour of the solar atmosphere, and ultimately to the well known coronal heating problem.Although being small, MBPs could significantly contribute to the energy budget in the coronaas they cover the entire surface of the Sun and harbour strong magnetic fields. Theoretically,the movement of the footpoint of an MBP generates a flow of energy that ascends to thecorona and can contribute to its heating (Choudhuri et al., 1993).In this work, the analysis of MBPs is done by means of time series of images of the solarphotosphere acquired with high resolution ground-based and space-borned solar telesco-pes, i.e. SOT/Hinode instrument (Solar Optical Telescope) and the HiFI/GREGOR (Hight-resolution Fast Imager) in the G-band (4308 ̊A).In order to detect MBPs, an automatic segmentation and identification algorithm is used,and these small elements are subsequently tracked to measure its proper motions. A statisti-cal analysis of hundreds of MBPs is carried out, as well as histograms of their area and size,and light curves displaying their variation in intensity. In addition, the average horizontalvelocity of these structures is measured to characterize them during the evolution of thesolar region under study.

The results establish that the measurements of the dynamic parameters of the MBPs areinfluenced by the instrument used since with the change of the spatial and temporal reso-lution different values are obtained. With a resolution of 0,108 arcsec/px, was obtained forthe area of the MBPs an average value of 37000· | ÷1,7 km2, for the mean diameter 260· | ÷1,5 km and a mean horizontal velocity of 1,1 - 2,3 kms−1(two populations of MBPswere found in the velocity results).On the other hand, for a resolution of 0,0286 arcse/px, two populations of MBPs were foundwhose mean areas were 5700·|÷1,6 and 20000·|÷1,6 km2respectively, for the diameteran average value of 80·|÷1,3 km for the first group of MBPs and 150·|÷1,5 km for thesecond and an mean velocity of 1,9 kms−1and 7,5 kms−1for each of the populations.