Alpert, S. E.

Moore, R. L.

Tiwari, Sanjiv K.

Winebarger, A. R.

NASA Technical Reports Server

Magne&c	  Se*ng	  and	  Transi&on-­‐Region/Coronal	  Signatures	  of	  
Sunspot	  Penumbral	  Jets	  
	  
Sanjiv	  K.	  Tiwari1,	  	  
	  
(R.	  L.	  Moore1,	  A.	  R.	  Winebarger1,	  S.	  E.	  Alpert2)	  
Marshall	  Space	  Flight	  Center	  
Feb 25, 2016               Dynamic Sun, BHU, Varanasi           sanjiv.k.tiwari@nasa.gov 
NASA	  Marshall	  Space	  Flight	  Center,	  Huntsville,	  AL,	  USA	  
*Dept.	  of	  Physics	  and	  Astronomy,	  Rice	  University,	  Houston,	  TX,	  USA	  
https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160002970 2019-08-31T04:06:26+00:00Z
Introduction:  
Katsukawa	  et	  al.,	  2007,	  Science	  
Ø  Length	  	  	  	  1000	  –	  4000	  km	  	  
Ø  Width	  	  	  	  	  	  300	  –	  400	  km	  	  
Ø  LifeUme	  	  	  <	  1	  minute	  
Ø  Apparent	  velocity	  	  50-­‐100	  km/s	  
Ø  Near	  Bright	  Dots	  (which	  are	  heads	  of	  penumbral	  ﬁlaments:	  Tiwari	  et	  al.,	  2013)	  
Jet’s	  characteris&cs	  
Hinode	  (SOT/FG)	  ObservaUons	  
Katsukawa	  et	  al.,	  2007,	  Science	  
Visibility	  of	  these	  jets	  depends	  on	  the	  posiUon	  of	  sunspots	  on	  the	  solar	  	  
disk;	  diﬃcult	  to	  see	  when	  close	  to	  disk	  center	  
S06E60	  
S06E00	  
DC	  side	  
(foreshortening)	  
Penumbral	  microjets	  
Penumbral	  ﬁlaments	  
Umbra	  
Katsukawa	  et	  al.,	  2007,	  Science	  
For	  opposite	  polarity	  ﬁeld	  at	  sides	  of	  penumbral	  ﬁlaments,	  see	  also:	  Rempel	  2012;	  Ruiz	  Cobo	  &	  Asensio	  Ramos,	  2013;	  Scharmer	  et	  al	  2013	  
Jet’s	  origin:	  magne&c	  conﬁgura&on	  
Tiwari	  et	  al.,	  2013,	  A&A	  
Standard	  penumbral	  ﬁlament	  
Head	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  Middle	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  Tail	  
umbra	  
Penumbral	  ﬁlaments	  
penumbra	  
spines	  
  
 
 
 
 
 
 
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I c 
/ I
c <
Qu
iet
 S
un
>
       
0
10
20
30
40
50
60
Y 
[a
rc
se
c]
 
 
 
 
 
 
 a
  
 
 
 
 
0
1000
2000
3000
B 
[G
]
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 b
  
 
 
 
50
100
150
 [
o ]
0 10 20 30 40 50 60
X [arcsec]
       
0
10
20
30
40
50
60
Y 
[a
rc
se
c]
 
 
 
 
 
 
 c
  
 
 
 
 
 
-4
-2
0
2
4
v L
OS
 [k
m
s-1
]
0 10 20 30 40 50 60
X [arcsec]
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 d
Tiwari	  et	  al.,	  2015,	  A&A	  
Jet’s	  origin:	  magne&c	  conﬁgura&on	  
Tiwari	  et	  al.,	  2016,	  ApJ	  
Penumbral	  microjets	  
Spines	  
Penumbral	  ﬁlament	  
Head	  of	  ﬁlament	  
Umbra	  
Transi&on-­‐region/coronal	  signatures	  of	  microjets	  
CalculaUon	  of	  chromospheric	  thermal	  energy	  
	  
3/2	  nkBTV	  ≈	  2×1016	  J	  ≈	  2×1023	  erg;	  	  	  	  	  	  
	  
n	  =	  1018	  m-­‐3;	  kB	  ≈	  1.38	  ×	  10-­‐23	  m2	  kg	  s-­‐2	  K-­‐1	  ;	  	  
	  T	  ≈	  104	  K;	  V	  ≈	  2000	  km	  ×	  (300	  km)2	  
	  
Of	  the	  order	  of	  that	  of	  a	  coronal	  nanoﬂare!	  
Telescope	  ResoluUon:	  
	  
Hinode	  (SOT/FG):	  	  0.2	  arcsec	  ≈	  145	  km	  
	  
SDO	  (AIA)	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  :	  1.2	  arcsec	  ≈	  890	  km	  
	  
Hi-­‐C	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  :	  0.2	  arcsec	  ≈	  145	  km	  
Hi-­‐C	  ObservaUons	  
Cirtain, Golub, 
Winebarger et al. 2013, 
Nature;  
Kobayashi, Cirtain, 
Winebarger et al, 2014, 
Sol. Phys. 
Hi-C: centered@193 
Å; resolution 0.2 
arcsec; cadence 5 s; 
~6 min of AR 11520: 
Jul 11 2012, 
18:51-18:57UT 
Penumbra;	  18:53:44-­‐18:55:30UT	  
Hi-­‐C	  193	  Å	  
Hinode/SOT/FG	  Ca	  II	  H-­‐line	  
Hi-­‐C	  193	  Å	   SOT/FG	  Ca	  II	  H-­‐line	  
Lower	  frames	  are	  running	  diﬀerences	  
Example	  jets	  

AIA171	  
AIA304	  
AIA	  94	  
AIA193	  
AIA1600	  
CaII	  H-­‐line	  
3968	  
1	  hour	  Ca	  II	  H	  line	  and	  AIA	  running	  diﬀerence	  movies	  
Example	  of	  a	  larger	  jet	  
Widths	  of	  a	  normal	  jet	  and	  a	  larger	  jet	  using	  a	  Gaussian	  funcUon	  ﬁrng	  
•  Width	  of	  the	  widest	  jet:	  600	  km	  
•  Speed	  of	  fastest	  jet	  found:	  250	  km/s	  
•  Length:	  420	  km	  (subject	  to	  projecUon)	  
Stokes-­‐V	  images	  (equivalent	  to	  LOS	  magnetograms)	  
Cartoon	  diagram	  depic&ng	  the	  forma&on	  mechanism	  of	  penumbral	  jets	  
Summary 
Ø Penumbral	  microjets	  form	  a	  la	  Katsukawa	  et	  al.,	  2007	  
but	   by	   reconnecUon	   of	   oppositely	   directed	   ﬁeld	  
(Tiwari	  et	  al.	  2016)	  	  
Ø Normal	   microjets	   show	   hardly	   any	   TR/coronal	  
signature	  
Ø Larger	   jets,	   which	   ﬂash	   repeatedly,	   show	   TR	  
signatures;	   opposite	   polarity	   ﬁeld	   patches	   are	  
observed	  underneath	  those	  locaUons	  
Ø Need	  more	  TR/coronal	  observaUons	  at	  a	  resoluUon	  
similar	   to	   that	   of	   Hi-­‐C	   or	   beter	   to	   verify	   these	  
results.	  	  	  
Thanks! 


Magnetic Setting and Transition-Region/Coronal Signatures of Sunspot Penumbral Jets

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