АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 1, страницы 108–125
МОНОХРОМАТИЧЕСКИЕ РЕНТГЕНОВСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ КАСПОВ
© 2025
А. А. Рева1*, С. А. Богачев1, А. С. Кириченко1, И. П. Лобода1
1Институт космических исследований РАН, Москва, 117997 Россия
*E-mail: reva.antoine@gmail.com
*E-mail: reva.antoine@gmail.com
УДК 523.98-866:523.9-735
Поступила в редакцию 11 марта 2024 года; после доработки 4 октября 2024 года; принята к публикации 21 октября 2024 года
В данной работе мы исследуем возможность наблюдения каспов — горячих остроконечных структур над вспышечными петлями на Солнце — с помощью спектрогелиографа Mg XII, работавшего на борту спутника «КОРОНАС-Ф». Этот прибор строил монохроматические изображения короны Солнца в линии Mg XII λ 8.42 Å, которая формируется при температурах более 4 МК. Такие наблюдения вершин каспов, в других случаях затрудненные доминированием холодного фона короны, могут помочь в анализе динамики пересоединения и топологии магнитного поля. Мы рассмотрели три каспа по наблюдениям с помощью спектрогелиографа Mg XII в сравнении с наблюдениями телескопов Extreme ultraviolet Imaging Telescope (EIT) и Soft X-ray Telescope (SXT) и пришли к заключению, что EIT может наблюдать каспы, только если они расположены на лимбе, а видимость каспов на изображениях SXT зависит от взаимного расположения каспов и соседних корональных структур. В свою очередь, изображения Mg XII свободны от этих проблем и являются наиболее подходящими для исследования каспов. Характерные размеры и характерное время жизни рассмотренных каспов составляют 300–500 Мм и 4–16 часов соответственно. Для двух каспов наблюдается движение вершины (то есть X-точки) в течение 2–3 часов с характерными скоростями 10–40 км с−1. Это означает, что пересоединение может происходить на шкале нескольких часов после импульсной фазы вспышки. Используя значения скорости движения вершины каспа, мы оценили темп магнитного пересоединения: MA ≈ 0.13.
Ключевые слова:
Солнце: корона — Солнце: вспышки — Солнце: магнитные поля — Солнце: рентгеновские лучи, гамма-лучи
ФинансированиеСписок литературы
Работы выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда: проект № 23-72-30002, https://rscf.ru/project/23-72-30002/ (оценка темпа магнитного пересоединения, раздел 3.4) и проект № 21-72-10157, https://rscf.ru/project/21-72-10157/ (обработка изображений и измерение скорости движения каспов, разделы 3.1–3.3).
Список литературы
1. M. D. Altschuler and G. Newkirk, Solar Physics 9 (1), 131 (1969). DOI:10.1007/BF00145734
2. M. J. Aschwanden, P. Boerner, A. Caspi, et al., Solar Physics 290 (10), 2733 (2015). DOI:10.1007/s11207-015-0790-0
3. W. T. Barnes et al. (SunPy Community), Astrophys. J. 890, id. 68 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/ab4f7a
4. A. O. Benz, Living Reviews in Solar Physics 14 (1), article id. 2 (2017). DOI:10.1007/s41116-016-0004-3
5. S. A. Bogachev and B. V. Somov, Astronomy Reports 45 (2), 157 (2001). DOI:10.1134/1.1346724
6. S. A. Bogachev, A. S. Ulyanov, A. S. Kirichenko, et al., Physics-Uspekhi 63 (8), 783 (2020). DOI:10.3367/UFNe.2019.06.038769
7. L. Carcedo, D. S. Brown, A. W. Hood, et al., Solar Physics 218 (1), 29 (2003). DOI:10.1023/B:SOLA.0000013045.65499.da
8. P. J. Cargill and E. R. Priest, Astrophys. J. 266, 383 (1983). DOI:10.1086/160786
9. H. Carmichael, in Proc. AAS-NASA Symp. on Physics of Solar Flares, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, 1963, Ed. by W. N. Hess (NASA Science and Technical Information Division, Washington, 1964), p. 451.
10. B. Chen, C. Shen, D. E. Gary, et al., Nature Astronomy 4, 1140 (2020). DOI:10.1038/s41550-020-1147-7
11. Y. Chen, X. Cheng, J. Chen, et al., Astrophys. J. 959 (2), id. 67 (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ad09d8
12. X. Cheng, Y. Li, L. F. Wan, et al., Astrophys. J. 866 (1), article id. 64 (2018). DOI:10.3847/1538-4357/aadd16
13. R. Chodura and A. Schlueter, J. Computational Phys. 41 (1), 68 (1981). DOI:10.1016/0021-9991(81)90080-2
14. A. N. Cox and C. A. Pilachowski, Physics Today 53 (10), 77 (2000). DOI:10.1063/1.1325201
15. J. L. Culhane, L. K. Harra, A. M. James, et al., Solar Physics 243, 19 (2007). DOI:10.1007/s01007-007-0293-1
16. J. M. Darnel, D. B. Seaton, C. Bethge, et al., Space Weather 20 (4), article id. e2022SW003044 (2022). DOI:10.1029/2022SW003044
17. M. L. De Rosa, C. J. Schrijver, G. Barnes, et al., Astrophys. J. 696 (2), 1780 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/1780
18. J. Delaboudinière, G. E. Artzner, J. Brunaud, et al., Solar Physics 162, 291 (1995). DOI:10.1007/BF00733432
19. K. P. Dere, Astrophys. J. 472, 864 (1996). DOI:10.1086/178116
20. V. Domingo, B. Fleck, and A. I. Poland, Solar Physics 162, 1 (1995). DOI:10.1007/BF00733425
21. L. Feng, B. Inhester, S. K. Solanki, et al., Astrophys. J. 671 (2), L205 (2007a). DOI:10.1086/525525
22. L. Feng, T. Wiegelmann, B. Inhester, et al., Solar Physics 241 (2), 235 (2007b). DOI:10.1007/s11207-007-0370-z
23. L. Fletcher, B. R. Dennis, H. S. Hudson, et al., Space Sci. Rev. 159, 19 (2011). DOI:10.1007/s11214-010-9701-8
24. L. Golub, E. Deluca, G. Austin, et al., Solar Physics 243, 63 (2007). DOI:10.1007/s11207-007-0182-1
25. T. Gou, R. Liu, and Y. Wang, Solar Physics 290 (8), 2211 (2015). DOI:10.1007/s11207-015-0750-8
26. V. V. Grechnev, S. V. Kuzin, A. M. Urnov, et al., Solar System Research 40 (4), 286 (2006a). DOI:10.1134/S0038094606040046
27. V. V. Grechnev, A. M. Uralov, V. G. Zandanov, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 58, 55 (2006b). DOI:10.1093/pasj/58.1.55
28. S. E. Guidoni, D. E. McKenzie, D. W. Longcope, et al., Astrophys. J. 800 (1), article id. 54 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/800/1/54
29. I. G. Hannah and E. P. Kontar, Astron. and Astrophys. 539, id. A146 (2012). DOI:10.1051/0004-6361/201117576
30. C. R. Harris, K. J. Millman, S. J. van der Walt, et al., Nature 585 (7825), 357 (2020). DOI:10.1038/s41586-020-2649-2
31. R. A. Harrison, E. C. Sawyer, M. K. Carter, et al., Solar Physics 162, 233 (1995). DOI:10.1007/BF00733431
32. A. Hernandez-Perez, Y. Su, J. Thalmann, et al., Astrophys. J. 887 (2), article id. L28 (2019). DOI:10.3847/2041-8213/ab5ba1
33. E. Hiei, A. J. Hundhausen, and D. G. Sime, Geophys. Research Letters 20 (24), 2785 (1993). DOI:10.1029/93GL01449
34. T. Hirayama, Solar Physics 34, 323 (1974). DOI:10.1007/BF00153671
35. J. D. Hunter, Computing in Science and Engineering 9 (3), 90 (2007). DOI:10.1109/MCSE.2007.55
36. H. Isobe, T. Yokoyama, M. Shimojo, et al., Astrophys. J. 566 (1), 528 (2002). DOI:10.1086/324777
37. M. L. Kaiser, T. A. Kucera, J. M. Davila, et al., Space Sci. Rev. 136, 5 (2008). DOI:10.1007/s11214-007-9277-0
38. A. Kirichenko, S. Kuzin, S. Shestov, et al., Frontiers in Astronomy and Space Sciences 8, id. 66 (2021). DOI:10.3389/fspas.2021.646895
39. A. Kirichenko, I. Loboda, A. Reva, et al., Solar-Terrestrial Physics 9 (2), 3 (2023). DOI:10.12737/stp-92202301
40. A. S. Kirichenko and S. A. Bogachev, Astronomy Letters 39 (11), 797 (2013). DOI:10.1134/S1063773713110042
41. A. S. Kirichenko and S. A. Bogachev, Astrophys. J. 840, article id. 45 (2017a). DOI:10.3847/1538-4357/aa6c2b
42. A. S. Kirichenko and S. A. Bogachev, Solar Physics 292, article id. 120 (2017b). DOI:10.1007/s11207-017-1146-8
43. R. A. Kopp and G. W. Pneuman, Solar Physics 50, 85 (1976). DOI:10.1007/BF00206193
44. T. Kosugi, S. Masuda, K. Makishima, et al., Solar Physics 136, 17 (1991). DOI:10.1007/BF00151693
45. T. Kosugi, K. Matsuzaki, T. Sakao, et al., Solar Physics 243, 3 (2007). DOI:10.1007/s11207-007-9014-6
46. Y. D. Kotov, Solar System Research 45, 93 (2011). DOI:10.1134/S0038094611020079
47. S. Krucker and M. Battaglia, Astrophys. J. 780 (1), article id. 107 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/780/1/107
48. S. Kuzin, S. Bogachev, N. Erkhova, et al., Technical Physics 92 (13), 2021 (2022). DOI:10.21883/tp.2022.13.52216.115-21
49. S. Kuzin, S. Bogachev, A. Pertsov, et al., Applied Optics 62 (31), 8462 (2023a). DOI:10.1364/AO.501437
50. S. V. Kuzin, S. A. Bogachev, A. S. Kirichenko, and A. A. Pertsov, J. Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques 17 (6), 1343 (2023b). DOI:10.1134/S1027451023060332
51. S. V. Kuzin, S. A. Bogachev, I. A. Zhitnik, et al., Advances in Space Research 43 (6), 1001 (2009). DOI:10.1016/j.asr.2008.10.021
52. S. V. Kuzin, I. A. Zhitnik, S. V. Shestov, et al., Solar System Research 45, 162 (2011). DOI:10.1134/S0038094611020110
53. V. D. Kuznetsov, L. M. Zelenyi, I. V. Zimovets, et al., Geomagnetism and Aeronomy 56, 781 (2016). DOI:10.1134/S0016793216070124
54. J. R. Lemen, A. M. Title, D. J. Akin, et al., Solar Physics 275, 17 (2012). DOI:10.1007/s11207-011-9776-8
55. J. Lin, Solar Physics 222 (1), 115 (2004). DOI:10.1023/B:SOLA.0000036875.14102.39
56. R. P. Lin, B. R. Dennis, G. J. Hurford, et al., Solar Physics 210, 3 (2002). DOI:10.1023/A:1022428818870
57. R. Liu, V. S. Titov, T. Gou, et al., Astrophys. J. 790 (1), article id. 8 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/790/1/8
58. W. Liu, Q. Chen, and V. Petrosian, Astrophys. J. 767 (2), article id. 168 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/767/2/168
59. A. Malanushenko, C. J. Schrijver, M. L. DeRosa, et al., Astrophys. J. 756 (2), article id. 153 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/756/2/153
60. S. Masson, P.McCauley, L. Golub, et al., Astrophys. J. 787 (2), article id. 145 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/787/2/145
61. S. Masuda, T. Kosugi, H. Hara, et al., Nature 371 (6497), 495 (1994). DOI:10.1038/371495a0
62. S. Masuda, T. Kosugi, H. Hara, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 47, 677 (1995).
63. W. McKinney, in Proc. of the 9th Python in Science Conference, Austin, Texas, 2010, Ed. by S. van der Walt and J. Millman (online at https://pub.curvenote.com/01912a44-b044-7e5e-bd31-341b03ca8e43/public/proceedings-338b705c152158ea689edd31c95e3804.pdf), p. 56 (2010). DOI:10.25080/Majora-92bf1922-00a
64. D. Müller, O. C. St. Cyr, I. Zouganelis, et al., Astron. and Astrophys. 642, id. A1 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/202038467
65. K. Nagashima and T. Yokoyama, Astrophys. J. 647 (1), 654 (2006). DOI:10.1086/505320
66. Y. Nakagawa, Astrophys. J. 190, 437 (1974). DOI:10.1086/152895
67. J. B. Noglik, R. W. Walsh, and J. Ireland, Astron. and Astrophys. 441 (1), 353 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20042255
68. Y. Ogawara, T. Takano, T. Kato, et al., Solar Physics 136, 1 (1991). DOI:10.1007/BF00151692
69. M. Ohyama and K. Shibata, Publ. Astron. Soc. Japan 49, 249 (1997). DOI:10.1093/pasj/49.2.249
70. M.Ohyama and K. Shibata, Astrophys. J. 499 (2), 934 (1998). DOI:10.1086/305652
71. V. N. Oraevsky and I. I. Sobelman, Astronomy Letters 28, 401 (2002). DOI:10.1134/1.1484141
72. E. N. Parker, J. Geophys. Research 62 (4), 509 (1957). DOI:10.1029/JZ062i004p00509
73. S. Paterson, I. G. Hannah, B. W. Grefenstette, et al., Solar Physics 298 (3), article id. 47 (2023). DOI:10.1007/s11207-023-02135-4
74. W. D. Pesnell, B. J. Thompson, and P. C. Chamberlin, Solar Physics 275 (1–2), 3 (2012). DOI:10.1007/s11207-011-9841-3
75. H. E. Petschek, in Proc. AAS-NASA Symp. on Physics of Solar Flares, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, 1963, Ed. by W. N. Ness (NASA,Washington, 1964), p. 425.
76. K. K. Reeves, D. B. Seaton, and T. G. Forbes, Astrophys. J. 675 (1), 868 (2008). DOI:10.1086/526336
77. A. Reva, S. Bogachev, I. Loboda, et al., Solar Physics 298 (4), article id. 61 (2023). DOI:10.1007/s11207-023-02154-1
78. A. Reva, I. Loboda, S. Bogachev, and A. Kirichenko, Solar Physics 299 (4), id. 55 (2024). DOI:10.1007/s11207-024-02302-1
79. A. Reva, S. Shestov, S. Bogachev, and S. Kuzin, Solar Physics 276, 97 (2012). DOI:10.1007/s11207-011-9883-6
80. A. Reva, S. Shestov, I. Zimovets, et al., Solar Physics 290, 2909 (2015). DOI:10.1007/s11207-015-0769-x
81. A. Reva, A. Ulyanov, A. Kirichenko, et al., Solar Physics 293 (10), article id. 140 (2018). DOI:10.1007/s11207-018-1363-9
82. A. A. Reva, S. A. Bogachev, I. P. Loboda, et al., Astrophys. J. 931 (2), id. 93 (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac6b3d
83. A. A. Reva, A. S. Kirichenko, A. S. Ulyanov, and S. V. Kuzin, Astrophys. J. 851 (2), article id. 108 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa9986
84. A. A. Reva, S. V. Kuzin, A. S. Kirichenko, et al., Frontiers in Astronomy and Space Sciences 8, id. 40 (2021). DOI:10.3389/fspas.2021.645062
85. A. A. Reva, A. S. Ulyanov, and S. V. Kuzin, Astrophys. J. 832, article id. 16 (2016a). DOI:10.3847/0004-637X/832/1/16
86. A. A. Reva, A. S. Ulyanov, S. V. Shestov, and S. V. Kuzin, Astrophys. J. 816, article id. 90 (2016b). DOI:10.3847/0004-637X/816/2/90
87. P. Rochus, F. Auchère, D. Berghmans, et al., Astron. and Astrophys. 642, id. A8 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/201936663
88. T. Sakurai, Solar Physics 69 (2), 343 (1981). DOI:10.1007/BF00149999
89. S. Santandrea, K. Gantois, K. Strauch, et al., Solar Physics 286 (1), 5 (2013). DOI:10.1007/s11207-013-0289-5
90. S. L. Savage, D. E. McKenzie, K. K. Reeves, et al., Astrophys. J. 722, 329 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/722/1/329
91. K. H. Schatten, J. M. Wilcox, and N. F. Ness, Solar Physics 6 (3), 442 (1969). DOI:10.1007/BF00146478
92. P. H. Scherrer, R. S. Bogart, R. I. Bush, et al., Solar Physics 162, 129 (1995). DOI:10.1007/BF00733429
93. C. J. Schrijver, M. L. De Rosa, T. Metcalf, et al., Astrophys. J. 675, 1637 (2008). DOI:10.1086/527413
94. D. B. Seaton, A. E. Bartz, and J. M. Darnel, Astrophys. J. 835 (2), article id. 139 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/835/2/139
95. D. B. Seaton, D. Berghmans, B. Nicula, et al., Solar Physics 286, 43 (2013). DOI:10.1007/s11207-012-0114-6
96. D. B. Seaton and J. M. Darnel, Astrophys. J. 852 (1), article id. L9 (2018). DOI:10.3847/2041-8213/aaa28e
97. S. V. Shestov, S. V. Kuzin, A. M. Urnov, et al., Astronomy Letters 36, 44 (2010). DOI:10.1134/S1063773710010056
98. K. Shibata, S. Masuda, M. Shimojo, et al., Astrophys. J. 451, L83 (1995). DOI:10.1086/309688
99. I. I. Sobel’Man, I. A. Zhitnik, A. P. Ignat’ev, et al., Astronomy Letters 22 (4), 539 (1996).
100. B. V. Somov and T. Kosugi, Astrophys. J. 485 (2), 859 (1997). DOI:10.1086/304449
101. D. Stansby, A. Yeates, and S. T. Badman, J. Open Source Software 5 (54), id. 2732 (2020). DOI:10.21105/joss.02732
102. P. A. Sturrock, Nature 211, 695 (1966). DOI:10.1038/211695a0
103. Z. Svestka and E. W. Cliver, Proc. IAU Coll. No. 133, Ed. by Z. Svestka, B. V. Jackson, and M. E. Machado (Springer-Verlag, Berlin, 1992), p. 1. DOI:10.1007/3-540-55246-4_70
104. P. A. Sweet, Proc. IAU Symp. No. 6, Ed. by B. Lehnert (Cambridge University Press, Cambridge, 1958), p. 123.
105. Pandas Development Team (v2.1.3), online at https://zenodo.org/records/10107975 (2023). DOI:10.5281/zenodo.10107975
106. S. Tsuneta, Astrophys. J. 456, 840 (1996). DOI:10.1086/176701
107. S. Tsuneta, L. Acton, M. Bruner, et al., Solar Physics 136, 37 (1991). DOI:10.1007/BF00151694
108. S. Tsuneta, H. Hara, T. Shimizu, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 44, L63 (1992).
109. S. Tsuneta, S. Masuda, T. Kosugi, and J. Sato, Astrophys. J. 478, 787 (1997). DOI:10.1086/303812
110. A. Ulyanov, A. Reva, A. Kirichenko, et al., Astron. and Astrophys. 683, id. A88 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202348425
111. A. M. Urnov, S. V. Shestov, S. A. Bogachev, et al., Astronomy Letters 33, 396 (2007). DOI:10.1134/S1063773707060059
112. P. Virtanen, R. Gommers, T. E. Oliphant, et al., Nature Methods 17, 261 (2020). DOI:10.1038/s41592-019-0686-2
113. H. P. Warren, D. H. Brooks, I. Ugarte-Urra, et al., Astrophys. J. 854 (2), article id. 122 (2018). DOI:10.3847/1538-4357/aaa9b8
114. M. S. Wheatland, P. A. Sturrock, and G. Roumeliotis, Astrophys. J. 540 (2), 1150 (2000). DOI:10.1086/309355
115. T. Wiegelmann and T. Neukirch, Solar Physics 208 (2), 233 (2002). DOI:10.1023/A:1020537403934
116. T. Wiegelmann and T. Sakurai, Living Reviews in Solar Physics 18 (1), article id. 1 (2021). DOI:10.1007/s41116-020-00027-4
117. Y. Yan and T. Sakurai, Solar Physics 195 (1), 89 (2000). DOI:10.1023/A:1005248128673
118. T. Yokoyama, K. Akita, T. Morimoto, et al., Astrophys. J. 546 (1), L69 (2001). DOI:10.1086/318053
119. T. Yoshida and S. Tsuneta, Astrophys. J. 459, 342 (1996). DOI:10.1086/176897
120. I. A. Zhitnik, O. I. Bougaenko, J.-P. Delaboudiniere, et al., in Proc. 10th European Solar Physics Meeting on Solar Variability: From Core to Outer Frontiers, Prague, Czech Republic, 2002, Ed. by A. Wilson (ESA Publications Division, Noordwijk, 2002), pp. 915–918 (2002).
121. I. A. Zhitnik, O. I. Bugaenko, A. P. Ignat’ev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 338, 67 (2003). DOI:10.1046/j.1365-8711.2003.06014.x
2. M. J. Aschwanden, P. Boerner, A. Caspi, et al., Solar Physics 290 (10), 2733 (2015). DOI:10.1007/s11207-015-0790-0
3. W. T. Barnes et al. (SunPy Community), Astrophys. J. 890, id. 68 (2020). DOI:10.3847/1538-4357/ab4f7a
4. A. O. Benz, Living Reviews in Solar Physics 14 (1), article id. 2 (2017). DOI:10.1007/s41116-016-0004-3
5. S. A. Bogachev and B. V. Somov, Astronomy Reports 45 (2), 157 (2001). DOI:10.1134/1.1346724
6. S. A. Bogachev, A. S. Ulyanov, A. S. Kirichenko, et al., Physics-Uspekhi 63 (8), 783 (2020). DOI:10.3367/UFNe.2019.06.038769
7. L. Carcedo, D. S. Brown, A. W. Hood, et al., Solar Physics 218 (1), 29 (2003). DOI:10.1023/B:SOLA.0000013045.65499.da
8. P. J. Cargill and E. R. Priest, Astrophys. J. 266, 383 (1983). DOI:10.1086/160786
9. H. Carmichael, in Proc. AAS-NASA Symp. on Physics of Solar Flares, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, 1963, Ed. by W. N. Hess (NASA Science and Technical Information Division, Washington, 1964), p. 451.
10. B. Chen, C. Shen, D. E. Gary, et al., Nature Astronomy 4, 1140 (2020). DOI:10.1038/s41550-020-1147-7
11. Y. Chen, X. Cheng, J. Chen, et al., Astrophys. J. 959 (2), id. 67 (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ad09d8
12. X. Cheng, Y. Li, L. F. Wan, et al., Astrophys. J. 866 (1), article id. 64 (2018). DOI:10.3847/1538-4357/aadd16
13. R. Chodura and A. Schlueter, J. Computational Phys. 41 (1), 68 (1981). DOI:10.1016/0021-9991(81)90080-2
14. A. N. Cox and C. A. Pilachowski, Physics Today 53 (10), 77 (2000). DOI:10.1063/1.1325201
15. J. L. Culhane, L. K. Harra, A. M. James, et al., Solar Physics 243, 19 (2007). DOI:10.1007/s01007-007-0293-1
16. J. M. Darnel, D. B. Seaton, C. Bethge, et al., Space Weather 20 (4), article id. e2022SW003044 (2022). DOI:10.1029/2022SW003044
17. M. L. De Rosa, C. J. Schrijver, G. Barnes, et al., Astrophys. J. 696 (2), 1780 (2009). DOI:10.1088/0004-637X/696/2/1780
18. J. Delaboudinière, G. E. Artzner, J. Brunaud, et al., Solar Physics 162, 291 (1995). DOI:10.1007/BF00733432
19. K. P. Dere, Astrophys. J. 472, 864 (1996). DOI:10.1086/178116
20. V. Domingo, B. Fleck, and A. I. Poland, Solar Physics 162, 1 (1995). DOI:10.1007/BF00733425
21. L. Feng, B. Inhester, S. K. Solanki, et al., Astrophys. J. 671 (2), L205 (2007a). DOI:10.1086/525525
22. L. Feng, T. Wiegelmann, B. Inhester, et al., Solar Physics 241 (2), 235 (2007b). DOI:10.1007/s11207-007-0370-z
23. L. Fletcher, B. R. Dennis, H. S. Hudson, et al., Space Sci. Rev. 159, 19 (2011). DOI:10.1007/s11214-010-9701-8
24. L. Golub, E. Deluca, G. Austin, et al., Solar Physics 243, 63 (2007). DOI:10.1007/s11207-007-0182-1
25. T. Gou, R. Liu, and Y. Wang, Solar Physics 290 (8), 2211 (2015). DOI:10.1007/s11207-015-0750-8
26. V. V. Grechnev, S. V. Kuzin, A. M. Urnov, et al., Solar System Research 40 (4), 286 (2006a). DOI:10.1134/S0038094606040046
27. V. V. Grechnev, A. M. Uralov, V. G. Zandanov, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 58, 55 (2006b). DOI:10.1093/pasj/58.1.55
28. S. E. Guidoni, D. E. McKenzie, D. W. Longcope, et al., Astrophys. J. 800 (1), article id. 54 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/800/1/54
29. I. G. Hannah and E. P. Kontar, Astron. and Astrophys. 539, id. A146 (2012). DOI:10.1051/0004-6361/201117576
30. C. R. Harris, K. J. Millman, S. J. van der Walt, et al., Nature 585 (7825), 357 (2020). DOI:10.1038/s41586-020-2649-2
31. R. A. Harrison, E. C. Sawyer, M. K. Carter, et al., Solar Physics 162, 233 (1995). DOI:10.1007/BF00733431
32. A. Hernandez-Perez, Y. Su, J. Thalmann, et al., Astrophys. J. 887 (2), article id. L28 (2019). DOI:10.3847/2041-8213/ab5ba1
33. E. Hiei, A. J. Hundhausen, and D. G. Sime, Geophys. Research Letters 20 (24), 2785 (1993). DOI:10.1029/93GL01449
34. T. Hirayama, Solar Physics 34, 323 (1974). DOI:10.1007/BF00153671
35. J. D. Hunter, Computing in Science and Engineering 9 (3), 90 (2007). DOI:10.1109/MCSE.2007.55
36. H. Isobe, T. Yokoyama, M. Shimojo, et al., Astrophys. J. 566 (1), 528 (2002). DOI:10.1086/324777
37. M. L. Kaiser, T. A. Kucera, J. M. Davila, et al., Space Sci. Rev. 136, 5 (2008). DOI:10.1007/s11214-007-9277-0
38. A. Kirichenko, S. Kuzin, S. Shestov, et al., Frontiers in Astronomy and Space Sciences 8, id. 66 (2021). DOI:10.3389/fspas.2021.646895
39. A. Kirichenko, I. Loboda, A. Reva, et al., Solar-Terrestrial Physics 9 (2), 3 (2023). DOI:10.12737/stp-92202301
40. A. S. Kirichenko and S. A. Bogachev, Astronomy Letters 39 (11), 797 (2013). DOI:10.1134/S1063773713110042
41. A. S. Kirichenko and S. A. Bogachev, Astrophys. J. 840, article id. 45 (2017a). DOI:10.3847/1538-4357/aa6c2b
42. A. S. Kirichenko and S. A. Bogachev, Solar Physics 292, article id. 120 (2017b). DOI:10.1007/s11207-017-1146-8
43. R. A. Kopp and G. W. Pneuman, Solar Physics 50, 85 (1976). DOI:10.1007/BF00206193
44. T. Kosugi, S. Masuda, K. Makishima, et al., Solar Physics 136, 17 (1991). DOI:10.1007/BF00151693
45. T. Kosugi, K. Matsuzaki, T. Sakao, et al., Solar Physics 243, 3 (2007). DOI:10.1007/s11207-007-9014-6
46. Y. D. Kotov, Solar System Research 45, 93 (2011). DOI:10.1134/S0038094611020079
47. S. Krucker and M. Battaglia, Astrophys. J. 780 (1), article id. 107 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/780/1/107
48. S. Kuzin, S. Bogachev, N. Erkhova, et al., Technical Physics 92 (13), 2021 (2022). DOI:10.21883/tp.2022.13.52216.115-21
49. S. Kuzin, S. Bogachev, A. Pertsov, et al., Applied Optics 62 (31), 8462 (2023a). DOI:10.1364/AO.501437
50. S. V. Kuzin, S. A. Bogachev, A. S. Kirichenko, and A. A. Pertsov, J. Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques 17 (6), 1343 (2023b). DOI:10.1134/S1027451023060332
51. S. V. Kuzin, S. A. Bogachev, I. A. Zhitnik, et al., Advances in Space Research 43 (6), 1001 (2009). DOI:10.1016/j.asr.2008.10.021
52. S. V. Kuzin, I. A. Zhitnik, S. V. Shestov, et al., Solar System Research 45, 162 (2011). DOI:10.1134/S0038094611020110
53. V. D. Kuznetsov, L. M. Zelenyi, I. V. Zimovets, et al., Geomagnetism and Aeronomy 56, 781 (2016). DOI:10.1134/S0016793216070124
54. J. R. Lemen, A. M. Title, D. J. Akin, et al., Solar Physics 275, 17 (2012). DOI:10.1007/s11207-011-9776-8
55. J. Lin, Solar Physics 222 (1), 115 (2004). DOI:10.1023/B:SOLA.0000036875.14102.39
56. R. P. Lin, B. R. Dennis, G. J. Hurford, et al., Solar Physics 210, 3 (2002). DOI:10.1023/A:1022428818870
57. R. Liu, V. S. Titov, T. Gou, et al., Astrophys. J. 790 (1), article id. 8 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/790/1/8
58. W. Liu, Q. Chen, and V. Petrosian, Astrophys. J. 767 (2), article id. 168 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/767/2/168
59. A. Malanushenko, C. J. Schrijver, M. L. DeRosa, et al., Astrophys. J. 756 (2), article id. 153 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/756/2/153
60. S. Masson, P.McCauley, L. Golub, et al., Astrophys. J. 787 (2), article id. 145 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/787/2/145
61. S. Masuda, T. Kosugi, H. Hara, et al., Nature 371 (6497), 495 (1994). DOI:10.1038/371495a0
62. S. Masuda, T. Kosugi, H. Hara, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 47, 677 (1995).
63. W. McKinney, in Proc. of the 9th Python in Science Conference, Austin, Texas, 2010, Ed. by S. van der Walt and J. Millman (online at https://pub.curvenote.com/01912a44-b044-7e5e-bd31-341b03ca8e43/public/proceedings-338b705c152158ea689edd31c95e3804.pdf), p. 56 (2010). DOI:10.25080/Majora-92bf1922-00a
64. D. Müller, O. C. St. Cyr, I. Zouganelis, et al., Astron. and Astrophys. 642, id. A1 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/202038467
65. K. Nagashima and T. Yokoyama, Astrophys. J. 647 (1), 654 (2006). DOI:10.1086/505320
66. Y. Nakagawa, Astrophys. J. 190, 437 (1974). DOI:10.1086/152895
67. J. B. Noglik, R. W. Walsh, and J. Ireland, Astron. and Astrophys. 441 (1), 353 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20042255
68. Y. Ogawara, T. Takano, T. Kato, et al., Solar Physics 136, 1 (1991). DOI:10.1007/BF00151692
69. M. Ohyama and K. Shibata, Publ. Astron. Soc. Japan 49, 249 (1997). DOI:10.1093/pasj/49.2.249
70. M.Ohyama and K. Shibata, Astrophys. J. 499 (2), 934 (1998). DOI:10.1086/305652
71. V. N. Oraevsky and I. I. Sobelman, Astronomy Letters 28, 401 (2002). DOI:10.1134/1.1484141
72. E. N. Parker, J. Geophys. Research 62 (4), 509 (1957). DOI:10.1029/JZ062i004p00509
73. S. Paterson, I. G. Hannah, B. W. Grefenstette, et al., Solar Physics 298 (3), article id. 47 (2023). DOI:10.1007/s11207-023-02135-4
74. W. D. Pesnell, B. J. Thompson, and P. C. Chamberlin, Solar Physics 275 (1–2), 3 (2012). DOI:10.1007/s11207-011-9841-3
75. H. E. Petschek, in Proc. AAS-NASA Symp. on Physics of Solar Flares, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, 1963, Ed. by W. N. Ness (NASA,Washington, 1964), p. 425.
76. K. K. Reeves, D. B. Seaton, and T. G. Forbes, Astrophys. J. 675 (1), 868 (2008). DOI:10.1086/526336
77. A. Reva, S. Bogachev, I. Loboda, et al., Solar Physics 298 (4), article id. 61 (2023). DOI:10.1007/s11207-023-02154-1
78. A. Reva, I. Loboda, S. Bogachev, and A. Kirichenko, Solar Physics 299 (4), id. 55 (2024). DOI:10.1007/s11207-024-02302-1
79. A. Reva, S. Shestov, S. Bogachev, and S. Kuzin, Solar Physics 276, 97 (2012). DOI:10.1007/s11207-011-9883-6
80. A. Reva, S. Shestov, I. Zimovets, et al., Solar Physics 290, 2909 (2015). DOI:10.1007/s11207-015-0769-x
81. A. Reva, A. Ulyanov, A. Kirichenko, et al., Solar Physics 293 (10), article id. 140 (2018). DOI:10.1007/s11207-018-1363-9
82. A. A. Reva, S. A. Bogachev, I. P. Loboda, et al., Astrophys. J. 931 (2), id. 93 (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac6b3d
83. A. A. Reva, A. S. Kirichenko, A. S. Ulyanov, and S. V. Kuzin, Astrophys. J. 851 (2), article id. 108 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa9986
84. A. A. Reva, S. V. Kuzin, A. S. Kirichenko, et al., Frontiers in Astronomy and Space Sciences 8, id. 40 (2021). DOI:10.3389/fspas.2021.645062
85. A. A. Reva, A. S. Ulyanov, and S. V. Kuzin, Astrophys. J. 832, article id. 16 (2016a). DOI:10.3847/0004-637X/832/1/16
86. A. A. Reva, A. S. Ulyanov, S. V. Shestov, and S. V. Kuzin, Astrophys. J. 816, article id. 90 (2016b). DOI:10.3847/0004-637X/816/2/90
87. P. Rochus, F. Auchère, D. Berghmans, et al., Astron. and Astrophys. 642, id. A8 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/201936663
88. T. Sakurai, Solar Physics 69 (2), 343 (1981). DOI:10.1007/BF00149999
89. S. Santandrea, K. Gantois, K. Strauch, et al., Solar Physics 286 (1), 5 (2013). DOI:10.1007/s11207-013-0289-5
90. S. L. Savage, D. E. McKenzie, K. K. Reeves, et al., Astrophys. J. 722, 329 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/722/1/329
91. K. H. Schatten, J. M. Wilcox, and N. F. Ness, Solar Physics 6 (3), 442 (1969). DOI:10.1007/BF00146478
92. P. H. Scherrer, R. S. Bogart, R. I. Bush, et al., Solar Physics 162, 129 (1995). DOI:10.1007/BF00733429
93. C. J. Schrijver, M. L. De Rosa, T. Metcalf, et al., Astrophys. J. 675, 1637 (2008). DOI:10.1086/527413
94. D. B. Seaton, A. E. Bartz, and J. M. Darnel, Astrophys. J. 835 (2), article id. 139 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/835/2/139
95. D. B. Seaton, D. Berghmans, B. Nicula, et al., Solar Physics 286, 43 (2013). DOI:10.1007/s11207-012-0114-6
96. D. B. Seaton and J. M. Darnel, Astrophys. J. 852 (1), article id. L9 (2018). DOI:10.3847/2041-8213/aaa28e
97. S. V. Shestov, S. V. Kuzin, A. M. Urnov, et al., Astronomy Letters 36, 44 (2010). DOI:10.1134/S1063773710010056
98. K. Shibata, S. Masuda, M. Shimojo, et al., Astrophys. J. 451, L83 (1995). DOI:10.1086/309688
99. I. I. Sobel’Man, I. A. Zhitnik, A. P. Ignat’ev, et al., Astronomy Letters 22 (4), 539 (1996).
100. B. V. Somov and T. Kosugi, Astrophys. J. 485 (2), 859 (1997). DOI:10.1086/304449
101. D. Stansby, A. Yeates, and S. T. Badman, J. Open Source Software 5 (54), id. 2732 (2020). DOI:10.21105/joss.02732
102. P. A. Sturrock, Nature 211, 695 (1966). DOI:10.1038/211695a0
103. Z. Svestka and E. W. Cliver, Proc. IAU Coll. No. 133, Ed. by Z. Svestka, B. V. Jackson, and M. E. Machado (Springer-Verlag, Berlin, 1992), p. 1. DOI:10.1007/3-540-55246-4_70
104. P. A. Sweet, Proc. IAU Symp. No. 6, Ed. by B. Lehnert (Cambridge University Press, Cambridge, 1958), p. 123.
105. Pandas Development Team (v2.1.3), online at https://zenodo.org/records/10107975 (2023). DOI:10.5281/zenodo.10107975
106. S. Tsuneta, Astrophys. J. 456, 840 (1996). DOI:10.1086/176701
107. S. Tsuneta, L. Acton, M. Bruner, et al., Solar Physics 136, 37 (1991). DOI:10.1007/BF00151694
108. S. Tsuneta, H. Hara, T. Shimizu, et al., Publ. Astron. Soc. Japan 44, L63 (1992).
109. S. Tsuneta, S. Masuda, T. Kosugi, and J. Sato, Astrophys. J. 478, 787 (1997). DOI:10.1086/303812
110. A. Ulyanov, A. Reva, A. Kirichenko, et al., Astron. and Astrophys. 683, id. A88 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202348425
111. A. M. Urnov, S. V. Shestov, S. A. Bogachev, et al., Astronomy Letters 33, 396 (2007). DOI:10.1134/S1063773707060059
112. P. Virtanen, R. Gommers, T. E. Oliphant, et al., Nature Methods 17, 261 (2020). DOI:10.1038/s41592-019-0686-2
113. H. P. Warren, D. H. Brooks, I. Ugarte-Urra, et al., Astrophys. J. 854 (2), article id. 122 (2018). DOI:10.3847/1538-4357/aaa9b8
114. M. S. Wheatland, P. A. Sturrock, and G. Roumeliotis, Astrophys. J. 540 (2), 1150 (2000). DOI:10.1086/309355
115. T. Wiegelmann and T. Neukirch, Solar Physics 208 (2), 233 (2002). DOI:10.1023/A:1020537403934
116. T. Wiegelmann and T. Sakurai, Living Reviews in Solar Physics 18 (1), article id. 1 (2021). DOI:10.1007/s41116-020-00027-4
117. Y. Yan and T. Sakurai, Solar Physics 195 (1), 89 (2000). DOI:10.1023/A:1005248128673
118. T. Yokoyama, K. Akita, T. Morimoto, et al., Astrophys. J. 546 (1), L69 (2001). DOI:10.1086/318053
119. T. Yoshida and S. Tsuneta, Astrophys. J. 459, 342 (1996). DOI:10.1086/176897
120. I. A. Zhitnik, O. I. Bougaenko, J.-P. Delaboudiniere, et al., in Proc. 10th European Solar Physics Meeting on Solar Variability: From Core to Outer Frontiers, Prague, Czech Republic, 2002, Ed. by A. Wilson (ESA Publications Division, Noordwijk, 2002), pp. 915–918 (2002).
121. I. A. Zhitnik, O. I. Bugaenko, A. P. Ignat’ev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 338, 67 (2003). DOI:10.1046/j.1365-8711.2003.06014.x
Monochromatic X-ray Observations of Solar Cusps
© 2025
A. A. Reva1*, S. A. Bogachev1, A. S. Kirichenko1, and I. P. Loboda1
1Space Research Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, 117997 Russia
*E-mail: reva.antoine@gmail.com
*E-mail: reva.antoine@gmail.com
In this work, we investigate the possibility of observing cusps — hot, pointed structures above solar flare loops — using the Mg XII spectroheliograph onboard the “CORONAS-F” satellite. This instrument produced monochromatic images of the solar corona in the Mg XII λ 8.42 Å line, which is formed at temperatures exceeding 4 MK. Observations of cusp tips, which are otherwise challenging due to the dominance of the cool coronal background, can aid in the analysis of reconnection dynamics and magnetic field topology. We examined three cusps observed using the MgXII spectroheliograph and compared them with observations from the Extreme Ultraviolet Imaging Telescope (EIT) and the Soft X-ray Telescope (SXT). We concluded that EIT can observe cusps only when they are located on the limb, while the visibility of cusps in SXT images depends on the relative positioning of the cusps and adjacent coronal structures. In contrast, Mg XII images are free from these issues and are the most suitable for studying cusps. The characteristic sizes and lifetimes of the analyzed cusps are 300–500 Mm and 4–16 hours, respectively. For two cusps, motion of the cusp tip (i.e., the X-point) was observed over 2–3 hours, with characteristic speeds of 10–40 km s−1. This suggests that reconnection can occur on timescales of several hours after the impulsive phase of the flare. Using the measured cusp tip velocities, we estimated the magnetic reconnection rate: MA ≈ 0.13.
Keywords:
Sun: corona—Sun: flares—Sun: magnetic topology—Sun: X-rays, gamma rays
К содержанию номера