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2017 Fiscal Year Annual Research Report

超高速並列デジタル分光計による太陽電波微細バースト研究

Research Project

Project/Area Number 16K17813
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

岩井 一正  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (00725848)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords太陽電波 / 電波バースト / 宇宙天気 / FPGA / デジタル分光
Outline of Annual Research Achievements

太陽面の爆発現象(フレア)で生成される高エネルギー粒子は地球の超高層大気や、人工衛星の運用に影響を与え 、近年その生成の理解や予報に対して社会的要請が高まっている。この高エネルギー粒子はGHz帯域に1ミリ秒未満の突発的な電波を放射し、その電波スペクトルの時間変動が粒子のエネルギーを反映する。本課題ではFPGAを用いた新型デジタル分光装置を開発し、これを用いて、いまだかつてない、超高時間・高周波数分解な太陽電波バーストの電波スペクトル観測を実施し、観測されたスペクトルデータの時間変動を解析することで、粒子の加速過程の解明を目指し研究を行った。
まずFPGAとAD変換器を組み合わせることで、入力信号をリアルタイムでデジタル化し高速フーリエ変換する「デジタル分光計」を開発し、その性能評価を行った。その結果、時間分解能、周波数分解能だけでなく、実効ダイナミックレンジ、高調波特性、安定性などにおいても従来型の一般的な周波数解析装置に比べ高い性能を持つ装置の開発に成功し、この結果をまとめて論文として出版した。本装置を情報通信研究機構の保有する太陽電波望遠鏡に搭載し、太陽電波の連続観測を行った。その結果、多数の太陽電波バーストのスペクトル微細構造を検出することに成功した。
電波の分光観測は粒子のエネルギーを導出できるが、粒子の生成領域や伝搬方向はわからない。そこで、分光観測と相補的なこれらの情報を得られる電波干渉計を用いた太陽電波観測実践を行った。用いた装置は米国国立電波天文台が保有する超大型電波干渉計JVLAおよび日本を含む国際チームが運用するALMAで、現地に実際に滞在して実験を行った。その結果、太陽黒点が放射する電波を広い周波数範囲で高い空間分解能で観測することに成功し、その結果を論文化した。今後は新型分光計の分光データと干渉計による位置情報を合わせた包括的な研究が期待される。

  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017 Other

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

  • [Int'l Joint Research] National Radio Astronomy Observatory/Air Force Research Laboratory(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      National Radio Astronomy Observatory/Air Force Research Laboratory
  • [Int'l Joint Research] Max Planck Institute(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Max Planck Institute
  • [Journal Article] OCTAD-S: digital fast Fourier transform spectrometers by FPGA2017

    • Author(s)
      Iwai Kazumasa、Kubo Yuki、Ishibashi Hiromitsu、Naoi Takahiro、Harada Kenichi、Ema Kenji、Hayashi Yoshinori、Chikahiro Yuichi
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 69 Pages: 95

    • DOI

      10.1186/s40623-017-0681-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ALMA Discovery of Solar Umbral Brightness Enhancement at λ = 3 mm2017

    • Author(s)
      Iwai Kazumasa、Loukitcheva Maria、Shimojo Masumi、Solanki Sami K.、White Stephen M.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 841 Pages: L20~L20

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aa71b5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Variation of the Solar Microwave Spectrum in the Last Half Century2017

    • Author(s)
      Shimojo Masumi、Iwai Kazumasa、Asai Ayumi、Nozawa Satoshi、Minamidani Tetsuhiro、Saito Masao
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 848 Pages: 62~62

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8c75

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polarization Characteristics of Zebra Patterns in Type IV Solar Radio Bursts2017

    • Author(s)
      Kaneda K.、Misawa H.、Iwai K.、Tsuchiya F.、Obara T.、Katoh Y.、Masuda S.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 842 Pages: 45~45

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa74c1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observing the Sun with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA): High-Resolution Interferometric Imaging2017

    • Author(s)
      Shimojo M.、Bastian T. S.、Hales A. S.、White S. M.、Iwai K.、Hills R. E.、et al
    • Journal Title

      Solar Physics

      Volume: 292 Pages: 87

    • DOI

      10.1007/s11207-017-1095-2

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Observing the Sun with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA): Fast-Scan Single-Dish Mapping2017

    • Author(s)
      White S. M.、Iwai K.、Phillips N. M.、Hills R. E.、Hirota A.、Yagoubov P.、et al
    • Journal Title

      Solar Physics

      Volume: 292 Pages: 88

    • DOI

      10.1007/s11207-017-1123-2

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ALMA単面鏡太陽観測のためのビームパタンモデルとデコンボリューション2018

    • Author(s)
      岩井一正, Timothy Bastian , Stephen White, 下条圭美, ALMA太陽観測チーム
    • Organizer
      日本天文学会2018年春季年会
  • [Presentation] ALMA単面鏡太陽画像のデコンボリューション2018

    • Author(s)
      岩井一正
    • Organizer
      太陽研連シンポジウム「太陽研究の将来展望」
  • [Presentation] ALMA Discovery of Solar Umbral Brightness Enhancement at λ=3 mm2017

    • Author(s)
      Kazumasa Iwai, M. Loukitcheva, M. Shimojo, S. Solanki, S. White
    • Organizer
      American Geophysical Union Fall Meeting 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ALMA Discovery of Solar Umbral Brightening at λ=3 mm2017

    • Author(s)
      Kazumasa Iwai, M. Loukitcheva, M. Shimojo, S. Solanki, S. White
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ALMAによる黒点暗部増光の発見2017

    • Author(s)
      岩井一正, Loukitcheva Maria,下条 圭美, Solanki Sami, White Stephe
    • Organizer
      日本天文学会2017年秋季年会
  • [Presentation] 汎用デジタル分光装置:OCTAD-S2017

    • Author(s)
      岩井一正, 久保勇樹, 石橋弘光, 直井隆浩, 原田健一, 江間研自, 林由紀, 近廣祐一
    • Organizer
      日本天文学会2017年秋季年会

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Published: 2018-12-17   Modified: 2022-06-07  

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