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2015 Fiscal Year Research-status Report

銀河宇宙線中の太陽の影による太陽近傍磁場の診断

Research Project

Project/Area Number 15K17626
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

川田 和正  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (10401291)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords太陽磁場 / コロナ磁場 / 惑星間空間磁場 / 宇宙線
Outline of Annual Research Achievements

地球に届く銀河宇宙線が太陽によって遮られる現象を「太陽の影」と呼ぶ。太陽の近くを通る宇宙線は太陽磁場によって曲げられ、「太陽の影」の形や位置に変化をもたらす。本研究課題以前に申請者は、10TeV領域の宇宙線が作る「太陽の影」を世界で初めて数値シミュレーションによって再現し、太陽コロナ磁場モデルに制限を加える事に成功した。本研究では、この新手法を用いて、さらに磁場に敏感な3TeV 領域の「太陽の影」のデータ解析を行い、それに対応する数値シミュレーションを開発し、太陽近傍磁場の構造を明らかにしていく。当該年度は、1996年から2009年の太陽活動サイクルにおいて、「太陽の影」の深さの時間変化のエネルギー依存性(15TeV~100TeV)を調べた。その結果、深さの時間変化は太陽活動と相関があり、宇宙線のエネルギーが高くなるほど変化が小さくなることが分かった。これを10TeV以上のシミュレーションと比較した結果、CSSS磁場モデルでソース面を10太陽半径に設定した場合に完全に一致した。また、2000年以降に高密度アレイ(Tibet-III)で取得された3TeV領域のデータを用いて、太陽地球間のセクター構造の向き(Toward/Away)に伴って変動する「太陽の影」のデータ解析を行った。その結果、「太陽の影」の位置は、セクター方向がTowardの場合は太陽の視位置から南にずれ、Awayの場合は北にずれることが分かり、これはパーカー磁場モデルの予想と定性的に一致している。ずれ角の大きさは、観測する宇宙線のRigdity(3~65TV)に反比例していることが確認されたが、その反比例係数の大きさはパーカー磁場モデルを仮定した簡単な計算とは一致せず、今後、詳細なシミュレーションと比較していく予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度は、主にチベット空気シャワーアレイで取得された14年間分のデータ解析を進めた。その結果、以下のことが分かった。
(1)1996年から2009年の太陽活動サイクルにおいて、「太陽の影」の深さの時間変化のエネルギー依存性(15TeV~100TeV)を解析した。その結果、深さの時間変化は太陽活動と相関があり、宇宙線のエネルギーが高くなるほど変化が小さくなることが分かり、CSSS磁場モデルでソース面を10太陽半径に設定した場合にシミュレーションと一致した。(2)2000年以降に取得された高密度空気シャワーアレイ(Tibet-III)で取得された、3TeV領域のデータを用いて、太陽地球間のセクター構造の向き(Toward/Away)に伴って変動する「太陽の影」を調べた。その結果、「太陽の影」の位置は、セクター方向がTowardの場合は太陽の視位置から南にずれ、Awayの場合は北にずれることが分かり、これはパーカー磁場モデルの予想と定性的に一致している。ずれ角の大きさは、観測する宇宙線のRigdity(3~65TV)に反比例しているが、その反比例係数の大きさはパーカー磁場モデルを仮定した簡単な計算とは一致しない。
3TeV領域のシミュレーションについては、幾つかの最適化を行い、順調にデータを蓄積中である。所属機関の計算サーバーの更新により、当初の想定より速くデータの蓄積が可能となった。

Strategy for Future Research Activity

今後は、(1)いくつかのモデルを仮定した3TeV領域の「太陽の影」のシミュレーションと実験データとの比較を行い、2つの磁場モデルとモデルパラメータの検証を行う。特に、太陽地球間のセクター方向によって、太陽の影が南北にずれることが分かったが、ずれ角がパーカー磁場モデルを仮定した簡単な計算と一致しておらず、今後、詳細なシミュレーションと比較して原因を探っていく。(2)SOHO/LASCO衛星のCME(コロナ質量放出)カタログを用いて、CMEが太陽から地球に到達する期間の「太陽の影」の解析を進め、CMEにより歪んだ惑星間空間磁場が「太陽の影」に与える影響を調べる。(3)現在、情報通信研究機構の研究者にコードを提供してもらい、MHD(磁気流体力学)シミュレーションの準備を進めている。これを用いて、CME発生時の「太陽の影」のシミュレーションを行い、データと比較検証する。
以上の結果を論文に纏める。

Causes of Carryover

チベットの情勢不安により長期出張が、延期になったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の出張に延期して、旅費に充てることを予定している。

  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Institute of High Energy Physics/Hebei Normal University/Tibet University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Institute of High Energy Physics/Hebei Normal University/Tibet University
    • # of Other Institutions
      7
  • [Journal Article] Search for Gamma Rays above 100 TeV from the Crab Nebula with the Tibet Air Shower Array and 100 m2 Muon Detector2015

    • Author(s)
      M. Amenomori, K. Kawata, et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 813 Pages: 98-102

    • DOI

      10.1088/0004-637X/813/2/98

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Northern Sky Survey for Point-Like Sources of EeV Neutral Particles with the Telescope Array Experiment2015

    • Author(s)
      R. U. Abbasi, K. Kawata, et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 804 Pages: 133-145

    • DOI

      10.1088/0004-637X/804/2/133

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Energy Determination and Gamma/Hadron Separation Using the Lateral Distribution of EAS for the 100 TeV Gamma-Ray Astronomy2015

    • Author(s)
      K. Kawata, T. K. Sako, M. Ohnishi, M. Takita
    • Journal Title

      Proceedings of The 34th International Cosmic Ray Conference

      Volume: 935 Pages: 1-6

    • Open Access
  • [Journal Article] Ultra-High-Energy Cosmic-Ray Hotspot Observed with the Telescope Array Surface Detectors2015

    • Author(s)
      K. Kawata, et al.
    • Journal Title

      Proceedings of The 34th International Cosmic Ray Conference

      Volume: 276 Pages: 1-6

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] チベット空気シャワーアレイで観測された太陽の影による太陽磁場構造の研究32016

    • Author(s)
      中村佳昭、川田和正 他
    • Organizer
      日本物理学会 年会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-19
  • [Presentation] ボリビア・チャカルタヤ山での太陽の影の観測計画2016

    • Author(s)
      川田和正
    • Organizer
      平成 27年度 STE 研究集会 「宇宙プラズマのフロンティア~太陽圏を越えて」 および「太陽地球環境と宇宙線モジュレーション」
    • Place of Presentation
      名古屋大学 東山キャンパス(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2016-03-04 – 2016-03-04
    • Invited
  • [Presentation] 極限宇宙を探る宇宙線天文学2015

    • Author(s)
      川田和正
    • Organizer
      駿台学園月例天文講座
    • Place of Presentation
      駿台学園高等学校(東京都・北区)
    • Year and Date
      2015-10-17 – 2015-10-17
    • Invited
  • [Presentation] チベット空気シャワー実験で観測された太陽の影2015

    • Author(s)
      川田和正 他
    • Organizer
      日本物理学会 秋の分科会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学 杉本キャンパス(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2015-09-25 – 2015-09-25
  • [Presentation] Energy Determination and Gamma/Hadron Separation Using the Lateral Distribution of EAS for the 100 TeV Gamma-Ray Astronomy2015

    • Author(s)
      K. Kawata, T. K. Sako, M. Ohnishi, M. Takita
    • Organizer
      The 34th International Cosmic Ray Conference
    • Place of Presentation
      ハーグ(オランダ)
    • Year and Date
      2015-08-01 – 2015-08-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ultra-High-Energy Cosmic-Ray Hotspot Observed with the Telescope Array Surface Detectors2015

    • Author(s)
      K. Kawata, et al.
    • Organizer
      The 34th International Cosmic Ray Conference
    • Place of Presentation
      ハーグ(オランダ)
    • Year and Date
      2015-07-30 – 2015-07-30
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] チベット ASγ 実験

    • URL

      http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/em/index-j.html

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-02-07  

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