| Project/Area Number |
20K14519
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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| Research Institution | Niigata University (2023-2024)
Nagoya University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
金子 岳史 新潟大学, 人文社会科学系, 講師 (40838728)
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| Project Period (FY) |
2022-12-19 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 太陽プロミネンス・フィラメント / プラズマ乱流 / 磁気流体不安定 / 太陽物理学 / データ駆動型シミュレーション / プロミネンス / 乱流 / プラズマ / フレア / コロナ質量放出 |
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| Outline of Research at the Start |
太陽コロナでは、磁場の不安定化に伴って爆発・プラズマ放出現象が発生する。これらの発生時刻や解放エネルギー量の正確な予測は、有人スペースミッションや人工衛星の運用にとって重要である。
プラズマ放出の発生源となる領域では、プロミネンスと呼ばれる低温高密度プラズマ雲が出現する。プロミネンスはコロナ磁場に支えられており、乱流状態となっている。観測では、プロミネンス噴出前に乱流強度の上昇が確認されているが、物理メカニズムは不明である。本研究では、高解像度磁気流体シミュレーションにより、コロナ磁場の不安定化プロセスにおけるプロミネンス乱流の物理的役割を解明し、太陽プラズマ放出の予測に応用可能か検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、太陽プロミネンス乱流が磁場の不安定化に与える影響を解明することである。昨年度までに、放射冷却と熱伝導を考慮した磁気流体シミュレーションにより、乱流的なプロミネンスが磁場の不安定化により噴出する過程の再現には成功している。観測では、乱流速度場の標準偏差の増加が、プロミネンス噴出の前兆現象のひとつとして報告されている。本シュミュレーションでも、この挙動が定量的に再現されている。また、観測ではプロミネンスが分裂したり、再び合体する例がしばしば見られるが、これも本シミュレーションで再現された。一方、乱流速度の標準偏差の増加や、分裂・合体といった複雑な形状変化の物理メカニズムは未解明であった。
今年度は、これらの物理メカニズムを解明するため、磁場のパラメータを変化させた複数のシミュレーションを実施し、比較を行った。変化させたパラメータは、コロナ磁場のシア角と浮上磁場の磁束量であり、計4例のシミュレーションを実施した。結果として、浮上磁場の磁束量が大きいほど、プロミネンスを支える磁束管の高度が高くなり、トーラス不安定の臨界高度に達することで磁場が不安定化することが分かった。また、分裂した構造の典型的なスケール長はコロナ磁場のシア角に依存することも判明した。磁力線を時間方向にトラッキングするアルゴリズムを新たに開発して解析を行った結果、磁束管内部では圧力駆動の交換型不安定性が発生していることが分かった。プロミネンスの渦運動や分裂・合体などの形状変化は、この不安定性の成長と連動していた。
本研究結果は、太陽プロミネンス乱流や複雑な形状変化が、ねじれた磁束管で発生する交換型不安定に起因する可能性を示すものであり、太陽物理学およびプラズマ物理学によって重要であると考えられる。本成果の一部は国際学会にてポスター発表を行い、現在は査読付き論文を執筆中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者の大学業務の多忙化に加え、利用していた国立天文台のスーパーコンピュータがリプレイスのため一時使用不可となった期間があり、当初想定していた進捗より若干の遅れが生じている。
シミュレーションと必要なパラメータサーベイは完了しており、研究成果の一部については国際学会での発表も実施した。しかし、すべての成果を査読付き論文として公表するには至っておらず、引き続き論文化を進めている状況である。本研究は４カ年計画であったが、上記の理由により研究成果の取りまとめにまだ時間が必要なため、やむを得ず研究期間の延長申請を行った。従って、進捗状況は「やや遅れている」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに得られた研究成果を査読付き論文として公表することを最優先課題とし、着実に実施していく。また、国内外の学会において研究成果を発表し、研究の認知度を高めるとともに、専門家からのフィードバック等を踏まえながら論文執筆を進めていく。
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