Vecteur champ magnétique à haute résolution temporelle

par Spectro-imagerie DPSM

P. Mein, V. Bommier, N. Mein

Exemple de spectro-image obtenue avec le

Double Passage Soustractif Multicanal (MSDP)

Tour Solaire de Meudon, raie H

G. Molodij, campagne 2007 coordonnée avec Thémis

THEMIS / MSDP

Analyse polarimétrique par images simultanées I + S, I - S (S=Q,U,V)

16 canaux alternés en

Grille en F1 avant l’analyseur

SP1 SP2 F1

Le Volume 3D (x,y,) du MSDP permet un balayage rapide du champ total observé

Wavelength (MSDP channels)

Ca I

610.27 nmCaI

610.27 nm| IF-IB | << | IF-IA |

Cubic interp. ABCD E resol. 4 pm (compensated departures +/-0.35 ’’)

Cubic interp. HAED F sampl. 2 pm AEDI G

A

B

D

C

E

F

G

0

Accroissement de la résolution spectrale / diminution de la résolution spatiale

Interpolation dans le plan (X,)

Quelques éléments de comparaison entre

Spectro à fente et Spectro-imagerie

(ordres de grandeur pour Thémis 2007)

MTR MSDP MSDP

16 canx (+x,) 32 canx (+x,)

en fonction en option

Résol spectrale (600nm)

largeur de bande fte F1 3 – 5 pm

ftes SP1 4 pm 4 pm

échantillonnage 1 pm 8 (4) pm 4 (2) pm

L’échantillonnage est plus fin avec la spectro à fente, mais le caractère 3D du MSDP permet un accroissement de résolution spectrale moyennant une diminution de résolution spatiale (+/-0.35’’).

Raies fortes 50 pm + + + + +

Raies photosph. 15 pm + + + +

Nombre de raies <= 6 1 + 1 1 + 1

Ca MSDP

Fe MTR

-2000 20000

Gauss

2000

Inversion UNNOFIT

B// Bt

Ca

Fe

6302 Fe: MTR, 6103 Ca: MSDP

Raies différentes, temps différents

Thémis 2006

THEMIS / MSDP 11 juin 2007

Inversion UNNOFIT

610.3 CaI 630.2 FeI

MTR MSDP

16 canx + (x,)

pixel+aberr+diffraction 0.3 ’’ 0.3’’

fente F1 1’’

pas en X 0.7’’

interpol. (X, 0.7’’

lissage XY pour rapport S/B 1’’

(champ transverse)

atmosphère 0.5’’? 0.5’’?

La résolution du MSDP n’est pas limitée par une fente F1, ni par un pas en X. Mais le gain en résolution spatiale ne peut être conservé que par un accroissement de la résolution spectrale (32 canaux?) et du nombre de photons (caméras, EST?) évitant interpolation (x,) et lissage XY.

Résolution spatiale

Résolution temporelle

MTR MSDP Hinode

(cartes rapides)

Durée de balayage

pour 100’’x160’’:

Bv (+Q-Q+U-U+V-V) 100 mn 9 mn 19 mn

B// (+V-V) 4 mn

Champ Y (grille) 100’’ 160’’ 164’’

Champ X (grille) - 9’’ -

Pas X 0.7’’ 5’’ 0.32’’

Avec des temps de balayage < 10 mn, le MSDP permet d’accéder aux modifications du champ au cours de nombreux évènements dans les régions actives (éruptions, CMEs…)

B// d’après observations H (THEMIS/MSDP)

Intensity

Doppler Velocity

B//

Line center

+/-27pm

+/-27pm

Observations B. Schmieder (2004)

Smoothing 3*3 arcsec

Comparaison avec NaD1

Intensity

B//

Intensity

B//

Line center

+/-8pm

+/-24pm

+/-24pm

250km

Projet EST / MSDP

40 canaux Largeur de bande 2 pm Echantillonnage 3

Résol spatiale 0.2’’ ?

Résol. temporelle t < 5 mn ? Faible lumière diffusée

N raies simultanées (N=3?)

par N optiques motorisées permettant des échanges rapides

Totalement compatible avec EST / MTR à haute résolution spectrale

Projet EST / MSDP

Résolution spatiale

- Pas de limitation par la largeur de fente

- Pas de limitation par le pas en X

- Pas de nécessité d’une interpolation (x,)

- Pas de nécessité de lissage XY (grand nombre de photons)

- Possibilité de traitement d’images 2D (destretching, speckle…)

- Diffraction + pixel +aberrations 0.2’’ ?

- Optique adaptative ?

Projet EST / MSDP: quelques programmes et jeux de raies simultanées

1 – Emergence et annihilations de flux (régions actives et Soleil calme)

FeI 15648 FeI 6302 CaII 8542 ( HI 4861)

CaI 6102 (FeI 8688) NaI 5896 HI 6563

FeI 6302 (FeI 8688) HeI 10830 CaII 8662

2 – Configuration magnétique des filaments et protubérances

FeI 15648 (FeI 6302) HeI 5876 HI 4861

HeI 5876 HeI 10830 HI 6563

3 – Tubes de flux et échanges d’énergie (facules et réseau)

CaI 6102 (FeI 8688) NaI 5896 HI 6563

FeI 6302 (FeI 8688) HeI 10830 CaII 8662 (CaII 3968)

4 – Champ magnétique hors régions actives, second spectre

SrI 4607 CrI 4275 BaII 4554

BaII 4554 CaII 3933 FeI 4405

SrI 4607 MnI 15265 CaII 8498

1

2

4

8

15

30

60

120

8 4 2 1

TH / MSDP 16

32

Hinode rapide

TH / MTR

+/-0.4’’

pm

mnRésol. temporelle

Durée de balayage 100’’x160’’

Echantillonnage spectral

Éruptions CMEs

Raies photosph

Raies fortes

EST / MSDP ?

+/-0.2’’

+/-0.15’’

1

2

4

8

15

30

60

120

8 4 2 1

TH / MSDP

Hinode rapide

TH / MTR

pm

mnRésol. temporelle

Durée de balayage 100’’x160’’

Bande passante spectrale

Éruptions CMEs

Raies photosph

Raies fortes

EST / MSDP ?