Magnetismo, Polarización y Transferencia Radiativa en Astrofísica

    General
    Descripción

    Los campos magnéticos están presentes en todos los plasmas astrofísicos y controlan la mayor parte de la variabilidad que se observa en el Universo a escalas temporales intermedias. Se encuentran en estrellas, a lo largo de todo el diagrama de Hertzsprung-Russell, en galaxias, e incluso quizás en el medio intergaláctico. La polarización de la luz proporciona la fuente más fiable de información para la teledetección de campos magnéticos en Astrofísica, incluyendo los campos magnéticos del Sol. En particular, el diagnóstico de campos magnéticos en las atmósferas del Sol y de otras estrellas requiere de la medida e interpretación física de señales de polarización en líneas espectrales, las cuales son inducidas por varios mecanismos físicos que operan a las escalas atómicas. Además del efecto Zeeman, hay muchos otros mecanismos físicos que producen polarización en la radiación electromagnética. Por ejemplo, la polarización de los niveles atómicos o moleculares inducida por el bombeo óptico de un campo de radiación anisótropo, la interferencia cuántica entre niveles de estructura fina o hiperfina, el efecto Hanle, etc. La polarización generada por tales mecanismos es sensible a las condiciones físicas del plasma astrofísico en consideración y, en particular, a la presencia de campos magnéticos en un rango de intensidades que va desde valores tan bajos como 1 microgauss hasta varios miles de Gauss.

    El principal objetivo de este proyecto es explorar, en profundidad, la física y el origen de la radiación polarizada en plasmas astrofísicos, así como su utilidad como medio de diagnóstico para descifrar y entender la actividad magnética en Astrofísica, con énfasis en el magnetismo de la atmósfera solar. Nuestras investigaciones involucran:

    - la física de la polarización, lo que requiere profundizar en la teoría cuántica de la interacción radiación-materia, teniendo en cuenta procesos de dispersión en presencia de campos magnéticos y eléctricos.

    - el desarrollo de técnicas de diagnóstico de plasmas para la exploración de campos magnéticos en Astrofísica, con particular interés en descifrar el complejo magnetismo de la atmósfera solar, envolturas circunestelares y nebulosas planetarias.

    - observaciones espectropolarimétricas y su interpretación en términos de modelos físicos.

    - desarrollo de métodos numéricos para la solución de problemas de transporte radiativo sin suponer equilibrio termodinámico local, con aplicaciones a modelos tri-dimensionales de atmósferas estelares resultantes de simulaciones magneto-hidrodinámicas.

    - espectroscopia y espectropolarimetría atómica y molecular, con aplicaciones en varios campos de la Astrofísica.

    Este Proyecto está formado por un grupo de científicos convencidos de la importancia de complementar investigaciones teóricas, observacionales e instrumentales para hacer frente a algunos de los retos actuales de la Astrofísica.

    Investigador principal
    1. Hemos aplicado técnicas de aprendizaje profundo al análisis de observaciones. Utilizando redes neuronales convolucionales, hemos desarrollado técnicas para la deconvolución de observaciones. Estas técnicas fueron también utilizadas en el proceso de deconvolución de observaciones en Tierra, consiguiendo una cadencia de unas cien imágenes procesadas por segundo.
    2. Hemos desarrollado una técnica de inferencia bayesiana para interpretar las observaciones proporcionadas por el experimento internacional CLASP. Parametrizando un modelo magneto-hidrodinámico de vanguardia de la atmósfera solar encontramos que la complejidad geométrica de la región de transición debe ser mucho mayor que la que se encuentra en el modelo.
    3. Hemos resuelto el problema de la propagación de radiación polarizada en simulaciones de magneto-convección con acción dinamo local para la línea de Sr I en 460.7nm. Encontramos que el modelo con la mayor parte de la zona de convección con magnetización cercana a la equipartición y con campo superficial promedio de 170G es compatible con las observaciones disponibles.
    4. Hemos estudiado la sensibilidad magnética de la línea de Ca I en 422.7nm. La polarización lineal en el centro de la línea es sensible al efecto Hanle, mientras que en las alas es sensible a efectos magneto-ópticos como consecuencia de la acción conjunta de la redistribución parcial y el efecto Zeeman, un mecanismo encontrado recientemente.
    5. Hemos estudiado la formación de las líneas H-alfa, Mg II h-k y Ca II H-K y 854.2nm en un modelo de región bipolar explosiva, resolviendo el problema de transporte de radiación teniendo en cuenta redistribución parcial en geometría 3D y fuera del equilibrio termodinámico local. Conseguimos reproducir características propias de las observaciones de estas regiones.

    Publicaciones relacionadas

    • Magnetic imaging of the outer solar atmosphere (MImOSA) Unlocking the driver of the dynamics in the upper solar atmosphere

      The magnetic activity of the Sun directly impacts the Earth and human life. Likewise, other stars will have an impact on the habitability of planets orbiting these host stars. The lack of information on the magnetic field in the higher atmospheric layers hampers our progress in understanding solar magnetic activity. Overcoming this limitation would

      H. Peter, et al.

      Fecha de publicación:

      2021
    • Mapping solar magnetic fields from the photosphere to the base of the corona

      Routine ultraviolet imaging of the Sun's upper atmosphere shows the spectacular manifestation of solar activity; yet we remain blind to its main driver, the magnetic field. Here we report unprecedented spectropolarimetric observations of an active region plage and its surrounding enhanced network, showing circular polarization in ultraviolet (Mg II

      McKenzie, David E. et al.

      Fecha de publicación:

      2
      2021
    • Modeling the scattering polarization of the solar Ca I 4227 Å line with angle-dependent partial frequency redistribution

      Context. The correct modeling of the scattering polarization signals observed in several strong resonance lines requires taking partial frequency redistribution (PRD) phenomena into account. Modeling scattering polarization with PRD effects is very computationally demanding and the simplifying angle-averaged (AA) approximation is therefore commonly

      Janett, Gioele et al.

      Fecha de publicación:

      11
      2021
    • Polarization of the Lyα Lines of H I and He II as a Tool for Exploring the Solar Corona

      The near-Earth space weather is driven by the quick release of magnetic free energy in the solar corona. Probing this extremely hot and rarified region of the extended solar atmosphere requires modeling the polarization of forbidden and permitted coronal lines. To this end, it is important to develop efficient codes to calculate the Stokes profiles

      Hebbur Dayananda, Supriya et al.

      Fecha de publicación:

      10
      2021
    • Newly formed downflow lanes in exploding granules in the solar photosphere

      Context. Exploding granules have drawn renewed interest because of their interaction with the magnetic field (either emerging or already present). Especially the newly forming downflow lanes developing in their centre seem to be eligible candidates for the intensification of magnetic fields. We analyse spectroscopic data from two different

      Ellwarth, M. et al.

      Fecha de publicación:

      9
      2021
    • Limitations of the Ca II 8542 Å Line for the Determination of Magnetic Field Oscillations

      Chromospheric umbral oscillations produce periodic brightenings in the core of some spectral lines, known as umbral flashes. They are also accompanied by fluctuations in velocity, temperature, and, according to several recent works, magnetic field. In this study, we aim to ascertain the accuracy of the magnetic field determined from inversions of

      Felipe, Tobias et al.

      Fecha de publicación:

      9
      2021
    • On the (Mis)Interpretation of the Scattering Polarization Signatures in the Ca II 8542 Å Line through Spectral Line Inversions

      Scattering polarization tends to dominate the linear polarization signals of the Ca II 8542 Å line in weakly magnetized areas (B ≲ 100 G), especially when the observing geometry is close to the limb. In this paper, we evaluate the degree of applicability of existing non-LTE spectral line inversion codes (which assume that the spectral line

      Centeno, Rebecca et al.

      Fecha de publicación:

      9
      2021
    • Solving the Paradox of the Solar Sodium D<SUB>1</SUB> Line Polarization

      Twenty-five years ago, enigmatic linear polarization signals were discovered in the core of the sodium D1 line. The only explanation that could be found implied that the solar chromosphere is practically unmagnetized, in contradiction with other evidences. This opened a paradox that has challenged physicists for many years. Here we present its

      Alsina Ballester, Ernest et al.

      Fecha de publicación:

      8
      2021
    • Performance of solar far-side active region neural detection

      Context. Far-side helioseismology is a technique used to infer the presence of active regions in the far hemisphere of the Sun based on the interpretation of oscillations measured in the near hemisphere. A neural network has recently been developed to improve the sensitivity of the seismic maps to the presence of far-side active regions. Aims: Our

      Broock, E. G. et al.

      Fecha de publicación:

      8
      2021
    • Naked emergence of an anti-Hale active region. I. Overall evolution and magnetic properties

      Aims: In order to understand the emergence of the active region, we investigate the emerging process and magnetic properties of a naked anti-Hale active region during the period between August 24 to 25, 2018. Methods: Using the data from Helioseismic and Magnetic Imager on board the Soar Dynamic Observatory and the New Vacuum Solar Telescope, we

      Wang, Jincheng et al.

      Fecha de publicación:

      8
      2021
    • Exploring the Sun's upper atmosphere with neural networks: Reversed patterns and the hot wall effect

      We have developed an inversion procedure designed for high-resolution solar spectro-polarimeters, such as those of Hinode and the DKIST. The procedure is based on artificial neural networks trained with profiles generated from random atmospheric stratifications for a high generalization capability. When applied to Hinode data, we find a hot fine

      Socas-Navarro, H. et al.

      Fecha de publicación:

      8
      2021
    • Two-fluid simulations of Rayleigh-Taylor instability in a magnetized solar prominence thread. II. Effects of collisionality

      Solar prominences are formed by partially ionized plasma with inter-particle collision frequencies generally warranting magnetohydrodynamic treatment. In this work we explore the dynamical impacts and observable signatures of two-fluid effects in the parameter regimes when ion-neutral collisions do not fully couple the neutral and charged fluids

      Popescu Braileanu, B. et al.

      Fecha de publicación:

      6
      2021
    • Probing Uncertainties in Diagnostics of a Synthetic Chromosphere

      Effective spectroscopic diagnostics rely on the ability to convert a particular flux measurement into a physical interpretation. Knowledge of uncertainty is a central component of diagnostics. We present data from a simulated solar-like chromosphere, where we have addressed the question of whether degeneracy is a problem in mapping from a non-LTE

      Schmit, Don et al.

      Fecha de publicación:

      5
      2021
    • Long Characteristics versus Short Characteristics in 3D Radiative Transfer Simulations of Polarized Radiation

      We compare maps of scattering polarization signals obtained from three-dimensional (3D) radiation transfer calculations in a magnetoconvection model of the solar atmosphere using formal solvers based on the "short characteristics" (SC) and the "long characteristics" (LC) methods. The SC method requires less computational work, but it is known to

      de Vicente, A. et al.

      Fecha de publicación:

      5
      2021
    • Rubidium abundances in solar metallicity stars

      Context. Rubidium is one of the few elements produced by the neutron capture s- and r-processes in almost equal proportions. Recently, a Rb deficiency ([Rb/Fe] < 0.0), amounting to a factor of about two with respect to the Sun, has been found in M dwarfs of near-solar metallicity. This stands in contrast to the close-to-solar [Sr, Zr/Fe] ratios

      Abia, C. et al.

      Fecha de publicación:

      4
      2021
    • Critical Science Plan for the Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST)

      The National Science Foundation's Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) will revolutionize our ability to measure, understand, and model the basic physical processes that control the structure and dynamics of the Sun and its atmosphere. The first-light DKIST images, released publicly on 29 January 2020, only hint at the extraordinary

      Rast, Mark P. et al.

      Fecha de publicación:

      4
      2021
    • Emergence of Internetwork Magnetic Fields through the Solar Atmosphere

      Internetwork (IN) magnetic fields are highly dynamic, short-lived magnetic structures that populate the interior of supergranular cells. Since they emerge all over the Sun, these small-scale fields bring a substantial amount of flux, and therefore energy, to the solar surface. Because of this, IN fields are crucial for understanding the quiet Sun

      Gošić, M. et al.

      Fecha de publicación:

      4
      2021
    • Evaluating the Reliability of a Simple Method to Map the Magnetic Field Azimuth in the Solar Chromosphere

      The Zeeman effect is of limited utility for probing the magnetism of the quiet solar chromosphere. The Hanle effect in some spectral lines is sensitive to such magnetism, but the interpretation of the scattering polarization signals requires taking into account that the chromospheric plasma is highly inhomogeneous and dynamic (i.e., that the

      Jurčák, Jan et al.

      Fecha de publicación:

      4
      2021
    • The Impact of Limited Time Resolution on the Forward-scattering Polarization in the Solar Sr I 4607 Å Line

      Theoretical investigations predicted that high spatiotemporal resolution observations in the Sr I 4607 Å line must show a conspicuous scattering polarization pattern at the solar disk center, which encodes information on the unresolved magnetism of the intergranular photospheric plasma. Here we present a study of the impact of limited time

      del Pino Alemán, T. et al.

      Fecha de publicación:

      3
      2021
    • Temporal evolution of small-scale internetwork magnetic fields in the solar photosphere

      Context. While the longitudinal field that dominates in photospheric network regions has been studied extensively, small-scale transverse fields have recently been found to be ubiquitous in the quiet internetwork photosphere and this merits further study. Furthermore, few observations have been able to capture how this field evolves. Aims: We aim

      Campbell, R. J. et al.

      Fecha de publicación:

      3
      2021

    Charlas relacionadas

    No se han encontrado charlas relacionadas.

    Congresos relacionados

    No se han encontrado congresos relacionados.