Evolution and dynamics of solar H-alpha filaments and their relation with Space Weather events

Abstract

Dada a sua proximidade, o Sol é a única estrela que nos permite ter resolução espacial suficiente da sua atmosfera para observarmos várias estruturas dinâmicas que são resultado da interação do campo magnético, radiação e plasma. Estudar estas estruturas é essencial para perceber os processos físicos que ocorrem na atmosfera solar.De um ponto de vista puramente teórico é fundamental aprofundar o conhecimento sobre estes fenómenos, mas é ainda de extrema importância tendo em conta a sua influência na Terra. Fenómenos como ejeções de massa coronal (CMEs) e erupções solares afetam o ambiente terrestre, sistemas tecnológicos no espaço e na Terra. Por exemplo, a actividade solar intensa pode causar enormes estragos em satélites e linhas de transmissão eléctrica, causando apagões e falhas em telecomunicações, com enormes impactos económicos. Uma das estruturas que podemos observar à altura da cromosfera e da coroa são os filamentos solares que estão fortemente correlacionados com as CMEs. Os filamentos são constituídos por plasma denso e frio que se encontra suspenso por campos magnéticos. Atualmente, a estrutura da configuração magnética que os sustém ainda está sob debate. Esta dissertação de Mestrado tem como objetivo estudar a evolução e dinâmica de filamentos solares e correlacionar o comportamento observado com eventos de Meteorologia Espacial (SW) tais como CMEs e erupções solares. Iremos utilizar conjuntos de dados de filamentos H-alpha e eventos de Meteorologia Espacial já publicados. Aspetos como a morfologia e comportamento oscilatório dos filamentos serão analisados, interpretados e finalmente correlacionados com o evento eruptivo identificado.

Due to its proximity, the Sun is the only star whose atmosphere we can spatially resolve, allowing the observation of various dynamical structures driven by the interaction of magnetic field, radiation and plasma. Studying these structures is essential to better understand the physical processes in the solar atmosphere. A deeper understanding of these phenomena is essential from an astrophysical point of view, but it is of the utmost importance due to their influence on the Earth. Phenomena like coronal mass ejections (CMEs) and flares affect the Earth’s environment, technological systems in space and on the ground. For instance, intense solar activity may cause massive damage on satellites and electrical transmission lines, triggering long-lasting power outages and communications failures, with huge economic impacts. One of the structures we can observe at chromospheric and coronal heights are the solar filaments that strongly correlate with CMEs. They are made of cool and dense plasma sustained by magnetic fields. As of today, the actual magnetic field configuration is still under debate. This Master thesis aims to study the evolution and dynamics of solar filaments and correlate the observed behaviour with Space Weather (SW) events like CMEs and flares. We will use already published data sets of H-alpha filament data and SW events. Aspects like their morphological properties and oscillatory behaviour will be analysed, interpreted and later correlated to the identified eruptive event.