磁場インバージョンコード
について
京大花山天文台M2
清原淳子
はじめに
観測により得られる
ストークスプロファイル
( I、Q、U、V )
I = 強度
Q =
-
U =
-
V =
-
直線偏光 = 視線に垂直な
磁場の成分
円偏光=視線方向の
磁場成分
はじめに
観測により得られる
ストークスプロファイル
( I、Q、U、V )
モデル(仮定)
物理パラメータ
磁場ベクトル、速度、etc.
観測を最もよく再現する
パラメータ
インバージョンコードWGの
活動目的
 既存のインバージョンコードを利用、または新規開
発し、地上偏光データを有効に使う
 インバージョンコードを理解し、Solar-Bのデータを
正しく使う
 より高度なインバージョンコード開発の土壌を作る
⇒当面の目標としては・・・
様々なインバージョンコードのアルゴリズムを理解
し、磁場導出精度とその限界を評価、比較する。
研究会で紹介されたコード
川上製 initial guess コード
乗鞍超簡単コード
上野製弱磁場近似コード
ASP標準コード
桜井コード
 ( FATIMA / MISMA
( 川上 )
( 當村 )
(上野 )
( 久保 )
( 桜井 )
( 清原 ))
研究会では・・・
 それぞれのコードのアルゴリズムの説明
 Holweger et al. (1974) にある大気モデルを用いて
さまざまなパラメータを変えて
ストークスプロファイルを作成
インバージョンコードにかけて、
返ってきたパラメータを与えた
パラメータと比較
川上製initial guessプログラム
求まる
物理量
磁場の強さ、視線方向の磁場の強さ、
視線に垂直方向の磁場の向き
仮定
プロファイルはgaussianである
磁場導出
方法
ストークスプロファイルに期待される複数のgaussianの
組み合わせで観測されたプロファイルをフィッティング
長所・短所
長所:(うまくいけば)磁場決定の最も基本的な
ことしか使わないので安心(?)
短所:これはあくまで initial guess にすぎない
乗鞍超簡単コード
求まる
物理量
磁場の方位角(2002年7月13日現在)、
(ドップラーシフト、直線編光度)
仮定
特になし
磁場導出
方法
Qシグナルの積分値とUシグナルの積分値の比
から方位角を求める
長所・短所 長所:計算が速く、initial guessには適している
短所:現在のところ、求められる
パラメータが少ない
磁場ベクトルを変化させた場合
ノイズを入れた場合
上野製弱磁場近似プログラム
求まる
物理量
磁場ベクトル(強度、傾斜角、方位角)、ドップラー速度、(2002年7月
13日現在)、( 速度勾配、filling factor )
仮定
弱磁場(500G以下)のストークスプロファイルが磁場のない場合の大
気の物理量の微小変動によるプロファイルの変化としている。これを
大気モデルを仮定して補正することにより1500G程度まで再現を図る。
磁場導出
方法
I+V、I-Vからドップラー速度を求め、補正後、弱磁場近似に従い、
磁場ベクトルを求め、補正関数により補正を行う。
長所・
短所
長所:・1500G程度までの磁場に関して物理量が精度よく求まる
・速度勾配を考えても、磁場の強度や傾斜角は
ほぼ精度よく求まる
短所:・まだ入っていないパラメータを変化させた場合、
他の物理量に影響
・速度勾配の影響で、方位角は
ランダムな誤差を伴った値を返す
磁場ベクトルを
変化させた場合
ASP標準コード
求まる
物理量
磁場ベクトル(強度、傾斜角、方位角)、
ラインの中心波長、ドップラー幅、filling factor など
仮定
LTE・平行平板大気 物理量がτによらない
源泉関数がτの1次関数
磁場導出
方法
フリーパラメータを上記の仮定をおいたストークスベクトル
の輻射輸送方程式に代入し、観測のストークスプロファイル
に最小自乗フィッティングさせる
長所・短所
長所
・実用化されている
・精度よく磁場ベクトルなどの物理量が求まる
短所
・時間がかかる(230 ×300 pixel のマップで約1時間)
・複雑な大気構造を完全に再現できない(非対称など)
・弱磁場領域で磁場強度が大きく見積もられる傾向
磁場ベクトルを変化させた場合
フィッティングの一例
桜井コード
仮定
LTE・平行平板大気
磁場、速度場、ドップラー幅、damping constantは深さによらない
吸収係数η、源泉関数B(τ)はτの任意の関数でよい
求まる
物理量
磁場ベクトル(強度、傾斜角、方位角)、ドップラー幅、
damping constant、filling factor
磁場導出
方法
任意のη、B(τ)に対する輻射輸送方程式の一般解を逆問題とし
て解いて、ストークスプロファイルの観測データからパラメータを
決める。
長所・短所
長所:ASP標準コードのように、η=一定、Bはτの一次関数と
いうような仮定をしなくてよい。
速度勾配も取り入れられそうである(努力中)。
短所:複雑で計算時間がかかりそう。
(もう少しやってみないとなんとも言えない。)
その他
FATIMA ( HAO CIC )
Fast Analysis Technique
for the Inversion of Magnetic Atmosphere
PCAを用いてデータベースより観測に
一番近いパラメータセットを探し出す。
非線形最小自乗法を用いるより時間が
かからず、また安定である。
得られる結果は、データベースのモデル
に基づくものが得られる。
ASP標準コードの
100分の1の時間
しかかからない!
MISMA
MIcro-Structured Magnetic Atmosphere
mean free path よりも
小さなスケールでの
不均一を考慮する
ことにより、
Vプロファイルの
非対称を再現。
J.Sanchez Almeida
and B.W.Lites (2000)
今後、
 次回、研究会を10月頃に行う
→ それまでにコードの完成を
→ 比較を行う
 飛騨・乗鞍共同観測にて、実際に
観測したデータをインバージョンにかける
 インバージョンコードの中で現在おちている
パラメータを考えることが今後重要になってくる
→ コードのみならず、例えば、非対称の原因など
物理的な面についても勉強する
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清原 磁場インバージョンコードについて