Diffraction-limited spectropolarimetry of quiet-Sun magnetic fields

Esta tesis presenta en primer lugar la deduccion analitica y estudio detallado de las llamadas funciones de respuesta (FR) de las lineas espectrales que se forman en la fotosfera solar con la aproximacion Milne-Eddington (ME) a la ecuacion de transporte radiativo (ETR), estas nos permiten estudiar los cambios que ocurren en las lineas espectrales cuando perturbamos algunos de los parametros del modelo ME. Tambien nos permiten seleccionar, de forma efectiva, tanto el numero de longitudes de onda como sus respectivas posiciones para ser observadas con magnetografos vectoriales. A partir de las FR encontramos una estimacion de los limites de detectabilidad de los distintos parametros de la atmosfera modelo. A continuacion, desarrollamos un codigo de inversion de la ETR en su aproximacion ME. El codigo permite analizar los perfiles de Stokes que emergen de la fotosfera solar, obteniendose asi las propiedades magneticas y dinamicas del plasma fotosferico. Los parametros fisicos de las atmosferas que dan lugar a los perfiles reales varian con la altura, por lo que que los perfiles observados contienen informacion sobre la estructura vertical de la atmosfera. La aproximacion ME se caracteriza por tratar los diferentes parametros del modelo como constantes a lo largo de la fotosfera solar. Por esta razon, presentamos un estudio detallado de las capacidades y limitaciones del codigo ME para el analisis de perfiles reales. Para ello disponemos de simulaciones magnetohidrodinamicas de la fotosfera solar que nos proporcionan los modelos de atmosfera necesarios para generar los perfiles. estos son despues utilizados para realizar un analisis en profundidad de los errores asociados a la aproximacion ME en el analisis. Tambien hacemos uso de las simulaciones magnetohidrodinamicas para simular datos observacionales del espectropolarimetro del satelite Hinode. Realizamos un analisis detallado de los efectos que tienen sobre los perfiles simulados, la difraccion del telescopio, el pixelado de la CCD y el ruido fotonico. Tambien analizamos en detalle si somos capaces de obtener los parametros atmosfericos del modelo mediante inversiones ME. Encontramos que el codigo ME produce resultados satisfactorios siempre y cuando tengamos en cuenta una contaminacion por luz difusa local. esta nos permite corregir los efectos de la difraccion del telescopio sobre los perfiles de polarizacion. Tambien analizamos observaciones de primera luz del satelite japones Hinode. En particular, presentamos los resultados de la inversion ME de perfiles de Stokes pertenecientes a una region del Sol en calma tomados con el espectropolarimetro de Hinode. La region observada contiene dos lineas de hierro neutro a 630.15 y 630.25 nm. A partir de estas inversiones determinamos las funciones de densidad de probabilidad de la intensidad y de la inclinacion del campo magnetico, asi como la del factor de luz difusa. estas indican que el Sol en calma esta mayormente poblado por campos magneticos del orden de cientos de gauss y preferentemente horizontales. Este analisis nos ha permitido contribuir a resolver el magnetismo del Sol en calma. En el analisis hemos hecho especial hincapie en la unicidad de los modelos proporcionados por la inversion. Tambien mostramos y describimos una nueva forma de emergencia de flujo magnetico a traves de celdas convectivas en el Sol en calma. Para ello disponemos de series temporales de datos espectropolarimetricos tomadas por el satelite japones Hinode. Haciendo uso de las propiedades intrinsecas de los parametros de Stokes estudiamos la evolucion temporal de estructuras de campo magnetico. En el analisis preliminar de los datos encontramos senales magneticas unipolares que emergen en los granulos. No hallamos indicios de senales de polarizacion lineal, lo que sugiere que las lineas de campo emergentes tienen orientacion vertical. Finalmente discutimos posibles mecanismos fisicos que podrian dar lugar a este tipo de fenomeno. Para terminar, hemos simulado datos observacionales del instrumento IMaX (siglas inglesas de Imaging Magnetograph eXperiment) que volara a bordo del globo estratosferico Sunrise. Uno de los objetivos es analizar la idoneidad de las lineas candidatas a ser observadas por IMaX para obtener el campo magnetico y la velocidad a partir de sus perfiles de Stokes. Tambien analizamos el efecto que produce la difraccion del telescopio y el pixelado de la CCD. Prestamos especial interes en como afecta el interferometro Fabry Perot de IMaX a los perfiles de Stokes. IMaX tomara un maximo de cinco muestras de longitudes de onda a lo largo de una linea espectral fotosferica, por lo que uno de los objetivos es analizar la precision con la que somos capaces de determinar el campo magnetico y la velocidad a partir de inversiones ME de perfiles muestreados en cinco puntos a lo largo de la linea.