電波データ解析と数値実験との融合による木星での粒子加速解明とその普遍的展開

• Project/Area Number: 12J00037
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 木村 智樹 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD) (50578804)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 粒子加速 / 電波 / X線 / 紫外線 / オーロラ / 木星 / 自転駆動磁気圏 / 土星

Outline of Annual Research Achievements

惑星紫外分光観測衛星「ひさき」衛星が中心となった、木星観測国際協調観測が２０１４年１月に実施された。この協調観測では、「ひさき」衛星、ハッブルを用いて、木星オーロラと磁気圏プラズマガスを紫外線で連続監視した。本研究はひさきの極端紫外分光観測から、木星極域のオーロラ電子加速による放射エネルギーを抽出した。その結果、太陽風が極端に静穏な時期に、定常放射と同等以上のエネルギーの過渡的オーロラ増光が発見された。昨年度までに行ってきた、本研究の電波観測でえられたMeV帯の加速特性と合わせると、keV-MeV帯に至る階層の電子加速が自転駆動である事が示唆される。これらの結果は、米国地球物理学会等の複数の国際会議において招待講演で発表され、米国地球物理学会誌に受理された。また、受理された論文は、JAXA、米国地球物理学会、ランカスター大学の合同プレスリリースとして発表された。
X線観測では、チャンドラX線望遠鏡-XMMニュートン-「ひさき」の協調観測提案が2014年4月に実施された。極域のMeVイオン加速に伴うX線オーロラの日変動を調査した結果、紫外線や電波領域の電子加速関連オーロラと異なり、太陽風の速度に相関のある成分が初めて検出された。また、極域のX線オーロラの空間分布を、木星磁場モデルを用いて磁気圏へマッピングした結果、X線オーロラの放射源を貫く磁力線は、木星磁気圏の外縁部の特定領域にのみ接続している事が判明した。これらの結果は、MeVイオン加速が磁気圏の外縁部分に接続する磁力線沿いでのみ発生しており、太陽風と磁気圏の相互作用に起因する磁気圏活動（ケルビン−ヘルムホルツ不安定性や磁気圏界面磁気再結合など）と関連していることを示唆する。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] ransient internally-driven aurora at Jupiter discovered by Hisaki and Hubble Space Telescope (2015)
  • Author(s): Tomoki KIMURA, S. V. Badman, C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. J. Steffl, A. Masters, S. Kasahara, H. Hasegawa, I. Yoshikawa, M. Fujimoto, and J. T. Clarke
  • Journal Title: Geophys. Res. Lett. Volume: 42 Issue: 6 Pages: 1662-1668
  • DOI: 10.1002/2015gl063272
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Extreme Ultraviolet Radiation Measurement for Planetary Atmospheres/Magnetospheres from the Earth-Orbiting Spacecraft (Extreme Ultraviolet Spectroscope for Exospheric Dynamics: EXCEED) (2014)
  • Author(s): I. Yoshikawa, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, M. Kagitani, T. Sakanoi, N. Terada, T. Kimura, M. Kuwabara, K. Fujiwara, T. Hamaguchi, H. Tadokoro
  • Journal Title: Space Sci Rev Volume: 184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Field-of-View Guiding Camera on the HISAKI (SPRINT-A) Satellite (2014)
  • Author(s): A. Yamazaki, F. Tsuchiya, T. Sakanoi, K. Uemizu, K. Yoshioka, G. Murakami, M. Kagitani, Y. Kasaba, I. Yoshikawa, N. Terada, T. Kimura, S. Sakai, K. Nakaya, S. Fukuda, S. Sawai
  • Journal Title: Space Sci Re v Volume: 184 Issue: 1-4 Pages: 259-274
  • DOI: 10.1007/s11214-014-0106-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 巨大惑星の磁気圏、プラズマ・核融合学会誌小特集「太陽系プラズマ」 (2014)
  • Author(s): 笠羽康正，垰 千尋，木村智樹，藤本正樹，諸岡倫子
  • Journal Title: J. Plasma Fusion Res Volume: 90 Pages: 769-774
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] he Evidence for the Global Electron Transportation into the Jovian Inner Magnetosphere (2014)
  • Author(s): K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, T. Kimura, M. Kagitani, T. Sakanoi, K. Uemizu, Y. Kasaba, I. Yoshikawa, and M. Fujimoto
  • Journal Title: Science Volume: 345 Issue: 6204 Pages: 1581-1584
  • DOI: 10.1126/science.1256259
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long-term modulations of Saturn’s auroral radio emissions by the solar wind and seasonal variations controlled by the solar ultraviolet flux (2013)
  • Author(s): Tomoki Kimura, L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, S. Kasahara, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, D. Maruno, Y. Kasaba,6 and M. Fujimoto1
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Space Physics Volume: 118 Issue: 11 Pages: 7019-7035
  • DOI: 10.1002/2013ja018833
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The extreme ultraviolet spectroscope for planetary science, EXCEED (2013)
  • Author(s): K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, M. Kagitani, T. Sakanoi, T. Kimura, K. Uemizu, K. Uji, I. Yoshikawa
  • Journal Title: Planetary and Space Science Volume: 85 Pages: 250-260
  • DOI: 10.1016/j.pss.2013.06.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiation background and dose estimates for future X-ray observations in the Jovian magnetosphere, in press. (2013)
  • Author(s): Kasahara, S., Y. Ezoe, T. Kimura. Y. Miyoshi
  • Journal Title: Planetary and Space Science Volume: (in press) Pages: 129-135
  • DOI: 10.1016/j.pss.2012.11.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] JUXTA:A New Probe of X-ray Emission from the Jupiter System (2013)
  • Author(s): Yuichiro Ezoe, Tomoki Kimura, Satoshi Kasahara, Atsushi Yamazaki, Kazuhisa Mitsuda, Masaki Fujimoto, Yoshizumi Miyoshi, Graziella Branduardi-Raymont, Kumi Ishikawa, Ikuyuki Mitsuishi, Tomohiro Ogawa, Takuya, Kakiuchi, Takaya Ohashi ゛
  • Journal Title: Advances in Space Research Volume: 51 Issue: 9 Pages: 1605-1621
  • DOI: 10.1016/j.asr.2012.11.029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Asymmetric distribution of reconnection jet fronts in the Jovian nightside magnetosphere (2013)
  • Author(s): Kasahara, S., E. A. A. Kronberg, T. Kimura. C. Tao, S. V. Badman, A. Masters, A. Retino, N. Krupp, M. Fujimoto
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: (in press) Issue: 1 Pages: 375-384
  • DOI: 10.1029/2012ja018130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarization and direction of arrival of Jovian quasiperiodic bursts observed by Cassini (2012)
  • Author(s): Tomoki Kimura, B. Cecconi, P. Zarka, Y. Kasaba, F. Tsuchiya, H. Misawa, A. Morioka
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 117 Issue: A11
  • DOI: 10.1029/2012ja017506
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Correction to "Cassini observations of ion and electron beams at Saturn and their relationship to infrared auroral arcs" (2012)
  • Author(s): Badman, S. V., D. J. Andrews, S. W. H. Cowley, L. Lamy, G. Provan, C. Tao, S. Kasahara, T. Kimura, M. Fujimoto, H. Melin, T. Stallard, R. H. Brown, K, H. Baines
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 11 Issue: A4
  • DOI: 10.1029/2012ja017617
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rotational modulation and local time dependence of Saturn's infrared H3+ auroral intensity (2012)
  • Author(s): Badman, S. V., D. J. Andrews, S. W. H. Cowley, L. Lamy, G. Provan, C. Tao, S. Kasahara, T. Kimura, M. Fujimoto, H. Melin, T. Stallard, R. H. Brown, K. H. Baines
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 117 Issue: A9
  • DOI: 10.1029/2012ja017990
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Hisaki science team, HST Cycle 20 GO 13035 team, CXO Cycle 15 GO 15100276 team, Jupiter's auroral dynamics uncovered by multi-wavelength plasma remote sensing with space telescopes (2015)
  • Author(s): T. Kimura, S. V. Badman , C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. Steffl, R. Kraft, G. Branduardi-Raymont, Y. Ezoe
  • Organizer: Symposium on Planetary Science 2015
  • Place of Presentation: 東北大学理学部青葉サイエンスホール
  • Year and Date: 2015-02-16
  • Invited
• [Presentation] Multi-wavelength observations of Jupiter's aurora coordinated with Hisaki (2014)
  • Author(s): T. Kimura◯, S. V. Badman , C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. Steffl, R. Kraft, G. Branduardi-Raymont, Y. Ezoe, Hisaki science team, HST Cycle 20 GO 13035 team, CXO Cycle 15 GO 15100276 team
  • Organizer: AGU Fall meeting 2014
  • Place of Presentation: Sanfransisco
  • Year and Date: 2014-12-15
  • Invited
• [Presentation] Multi-wavelength observations of Jovian aurora coordinated with Hisaki and other telescopes (2014)
  • Author(s): Tomoki Kimura; Sarah Badman; Chihiro Tao; Kazuo Yoshioka; Go Murakami; Atsushi Yamazaki; Fuminori Tsuchiya; Ralph Kraft; Graziella Branduardi-Raymont; Yuichiro Ezoe; Masaki Fujimoto
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第 136 回総会・講演会
  • Place of Presentation: 長野県松本文化会館
  • Year and Date: 2014-10-31
• [Presentation] Highlights of the 2014 Jupiter observing campaign by multi-spectral remote sensing using space telescopes (2014)
  • Author(s): T. Kimura◯, S. V. Badman , C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. Steffl, R. Kraft, G. Branduardi-Raymont, Y. Ezoe, Hisaki science team, HST Cycle 20 GO 13035 team, CXO Cycle 15 GO 15100276 team
  • Organizer: European Planetary Science Congress 2014
  • Place of Presentation: Lisboa, Portugal
  • Year and Date: 2014-09-07
• [Presentation] elf-driven auroral acceleration process at Jupiter captured by continuous monitoring of Hisaki satellite in coordination with Hubble Space Telescope (2014)
  • Author(s): Tomoki KIMURA, Chihiro TAO, Sarah BADMAN, Kazuo YOSHIOKA, Go MURAKAMI, Atsushi YAMAZAKI, Fuminori TSUCHIYA, Masaki FUJIMOTO, Ichiro YOSHIKAWA
  • Organizer: AOGS 11th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Royton Sapporo Hotel
  • Year and Date: 2014-07-30
• [Presentation] ひさき衛星とハッブル宇宙望遠鏡の協調観測で明らかになった木星の自励的オーロラ加速 (2014)
  • Author(s): 木村 智樹, 垰 千尋, Badman Sarah, 吉岡 和夫, 村上 豪, 山崎 敦, 土屋 史紀, 藤本 正樹
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-05-01
• [Presentation] Long-term modulations of Saturn's auroral radio emissions by the solar wind and seasonal variations controlled by the solar ultraviolet flux (2014)
  • Author(s): T. Kimura
  • Organizer: 第15回惑星圏研究会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2014-02-19
  • Invited
• [Presentation] The dynamics of Jupiter's auroral acceleration process captured by Hisaki/EXCEED (2014)
  • Author(s): T. Kimura, C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, F. Tsuchiya and A. Yamazaki
  • Organizer: Symposium of Planetary Science
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2014-02-19
• [Presentation] X線による高温プラズマ診断のための木星イオプラズマトーラススペクトルモデルの開発 (2013)
  • Author(s): 木村 智樹,江副 祐一郎, 笠原 慧,三好 由純
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第134回総会・講演会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2013-11-02 – 2013-11-05
• [Presentation] 宇宙望遠鏡群を用いた多波長リモートセンシングによる国際木星観測キャンペーン (2013)
  • Author(s): 木村 智樹, Badman Sarah, 垰 千尋, 吉岡 和夫, 山崎 敦,土屋 史紀, 村上 豪, Kraft Ralph , Branduardi-Raymont Graziella, 江副 祐一郎, 吉川 一朗, 藤本 正樹, 笠羽 康正
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第134回総会・講演会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2013-11-02 – 2013-11-05
• [Presentation] Long-term Variations of Saturn's Auroral Radio Emissions by the Solar Ultraviolet Flux and Solar Wind (2013)
  • Author(s): Tomoki KIMURA, Laurent LAMY, Chihiro TAO, Sarah BADMAN, Satoshi KASAHARA, Baptiste CECCONI, Philippe ZARKA, Akira MORIOKA, Yoshizumi MIYOSHI, Daichi MARUNO, Yasumasa KASABA, Masaki FUJIMOTO
  • Organizer: AOGS 10th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Australia
  • Year and Date: 2013-06-24
  • Invited
• [Presentation] 太陽風と太陽紫外線による土星オーロラ電波の長期変動 (2013)
  • Author(s): 木村 智樹, 垰 千尋, Badman Sarah, 笠原 慧, 森岡 昭, 三好 由純, 丸野 大地, 笠羽 康正, 藤本 正樹
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [Presentation] Long-term Variations of Saturn's Auroral Radio Emissions by the Solar Ultraviolet Flux and Solar Wind (2013)
  • Author(s): T. Kimura. L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, S. Kasahara, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, Y. Kasaba, D. Maruno M. Fujimoto
  • Organizer: 第14回惑星圏研究会
  • Place of Presentation: 仙台、東北大学
• [Presentation] Seasonal variations of Saturn's auroral acceleration region deduced from spectra of auroral radio emissions (2012)
  • Author(s): T. Kimura. L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, Y. Kasaba, D. Maruno, M. Fujimoto
  • Organizer: European Planetary Science Congress 2012, EPSC2012-104
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
• [Presentation] Study of the Jupiter X-ray imaging spectrometer on Jupiter Magnetospheric Orbiter (2012)
  • Author(s): T. Kimura. Y. Ezoe, S. Kasahara, Y. S. Miyoshi, T. Moriyama, Ogawa, T. Kakiuchi, K. Ishikawa, T. Ohashi, I. Mitsuishi, A. Yamazaki, K. Mitsuda, M. Fujimoto
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2012, PPS02-11
  • Place of Presentation: Makuhari, Japan
• [Presentation] カッシーニ探査機の磁気圏その場観測と電波から予測する土星オーロラ加速域の制御因子 (2012)
  • Author(s): 木村智樹, 垰千尋, Badman Sarah, 笠原慧, 森岡昭, 三好由純, 笠羽康正, 丸野大地, 藤本正樹
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第132回総会・講演会, B006-21
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
• [Presentation] オーロラ電波から推定する土星オーロラ加速域の季節変動 (2012)
  • Author(s): T. Kimura. L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, Y. Kasaba, D. Maruno, M. Fujimoto
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2012年大会、PEM30-06
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
• [Remarks] 高速自転が引き起こす、木星のオーロラ爆発
  • URL: http://www.jaxa.jp/press/2015/03/20150325_hisaki_j.html
• [Remarks] 高速自転が引き起こす、木星のオーロラ爆発
  • URL: http://www.isas.jaxa.jp/j/topics/topics/2015/0325.shtml
• [Remarks] EXPLOSIONS OF JUPITER’S AURORA
  • URL: http://news.agu.org/press-release/explosions-of-jupiters-aurora-linked-to-extraordinary-planet-moon-interaction/
• [Remarks] A new view of Jupiter’s northern lights
  • URL: http://www.lancaster.ac.uk/news/articles/2015/a-new-view-of-jupiters-northern-lights/
• [Remarks] JAXA宇宙科学研究所/宇宙プラズマ研究グループ カッシーニ探査機の観測に基づく木星準周期的電波バーストの偏波特性と到来方向 木村智樹
  • URL: http://sprg.isas.jaxa.jp/researchTeam/spacePlasma/results/1212_kimura.html