太陽爆発現象の防災と減災：地上望遠鏡による爆発予測方法の確立を目指して

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18J23112
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 関 大吉 京都大学, 総合生存学館, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Keywords: 宇宙天気 / フィラメント / SDDI / フレア予測 / コロナ質量放出 / フィラメント噴出 / 太陽

Outline of Annual Research Achievements

2016年5月1日から2017年12月31日までのSDDI観測ログを元に、フィラメント噴出例を41例見出した。そのうち12例に対し、内部運動の活発さ（＝視線方向速度場の標準偏差）を調査したところ、11例に対し、先行研究（Seki, D. et al., ApJL, 2017）と同様の内部運動の上昇が、噴出に先立って確認された。上昇の有無はフィラメントのタイプ（周囲の磁場の強さによる）・プラズマ塊の観測有無には無関係であった。また、上昇が見られなかった1例は、太陽の縁近くで噴出が起こっており、見かけ上視線方向と垂直方向に飛んで行ったため、観測できなかった可能性がある。以上から、内部運動の活発さを追跡すれば、フィラメント噴出を予測できる可能性が高い、と結論づけた。

このほか、フィラメント全体の視線方向の動き（＝視線方向速度場の平均）に応じて、視線方向速度場の平均は~ 0 km/sで一定に対し、標準偏差が2-3 km/sから4-5 km/sに上昇していくPhase 1, 平均も標準偏差も大きく変化するPhase 2の2つのフェーズがあることが確認された。特に今回の調査では、
（１）Phase 1 の継続時間は、周囲の磁場が弱いフィラメントの方が10倍程度長いこと、
（２）Phase 1における標準偏差の上昇量は全て2-3 km/sから4-5 km/sであったこと、
が明らかになった。以上の結果は論文としてまとめられ、日本天文学会の学術雑誌Publications of the Astronomical Society of Japanに掲載を受理された。本年度の研究により、研究目的①「フィラメント観測による太陽面爆発発生の予測方法の確立」は達成された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

（内定日から採用日まで）
2016年11月5日のフィラメント噴出例について、太陽面爆発（フレア）の規模・時間・場所・大きさ、プラズマ塊の速度・方向・広がり、フィラメントの噴出時間・場所・3次元噴出速度場・長さ・種類・周辺の光球磁場強度・3次元磁場情報（光球磁場から外挿したポテンシャル磁場）・内部運動の活発さ、惑星間空間（太陽-地球空間）における電波変動・プラズマ塊情報、地磁気の変動量・時間、をまとめる予定であったが、採用1年度目末まで要した。現在論文執筆中であり、2019年中に、米国The American Astronomical Societyの学術誌、The Astrophysical Journalへの掲載受理を目指す。

（1年目）
2016年5月1日から2017年12月31日までのSDDI観測ログを元に、フィラメント噴出例を41例見出した。そのうち12例に対し、内部運動の活発さ（＝視線方向速度場の標準偏差）を調査したところ、9例に対し、先行研究（Seki, D. et al., ApJL, 2017）と同様の内部運動の上昇が、噴出に先立って確認された。本成果は論文としてまとめられ、日本天文学会の学術雑誌Publications of the Astronomical Society of Japanに掲載を受理された。

Strategy for Future Research Activity

2年目は、米国のCommunity Coordinated Modeling Center(CCMC)というNASAゴダード宇宙 飛行センター内機関で、1年間在外研究を行う予定で ある(旅費/在外研究機関研究打ち合 わせ渡航費)。CCMCは米国内で「各宇宙天気関連セクターが求める情報を知り、適切な予 測モデルを開発 提供する場」としての役割を担っている。本機関で人工衛星の運用・通信 会社などの産業セクター、そして公的セクターが、宇宙天気予測情 報について「爆発の何 時間前に」「どの程度の規模の爆発を」「どの程度の正確さで」求めているのか調査す る。ニーズについて十分に情報 を得た後、同センターとの共同研究により、社会ニーズに 合う太陽面爆発予測モデルの開発へと着手する。なお、1年目の成果は、2年目に論 文とし て投稿し(その他/論文投稿料)、2年目の成果は各種国内・国際学会で発表する(旅費)。

Research Products

• [Journal Article] Small-scale motions in the solar filaments as the precursors of the eruptions (2019)
  • Author(s): Seki, D., Otsuji, K., Isobe, H., Ishii, T. T., Ichimoto, K., Shibata, K.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psz031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Space Weather Prediction from the Ground: Case of CHAIN (2018)
  • Author(s): Seki, D., UeNo, S., Isobe, H., Otsuji, K., Cabezas, D. P., Ichimoto, K., Shibata, K.
  • Journal Title: Sun and Geosphere Volume: 13 Pages: 157, 161
  • DOI: 10.31401/SunGeo.2018.02.06
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 深層学習による画像認識を用いた太陽フレア予報システムの開発 (2018)
  • Author(s): Kihara, K., Seki, D., Nemoto, S., Asai, A., Shibata, K.
  • Organizer: Astronomical Society of Japan 2018 Autumn Annual Meeting
• [Presentation] Increasing Small-scale Motions of the Filaments as the Precursors of their Eruptions (2018)
  • Author(s): Seki, D., Otsuji, K., Isobe, H., Ishii, T. T., Ichimoto, K., Shibata, K.
  • Organizer: JpGU 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 深層学習を用いたコロナ質量放出到来時間予測 (2018)
  • Author(s): Seki, D., Kihara, K., Asai, A., Shibata, K., Nemoto, S., Isobe, H.
  • Organizer: Astronomical Society of Japan 2018 Autumn Annual Meeting
• [Presentation] Increasing Small-scale Motions of the Filaments as the Precursors of their Eruptions (2018)
  • Author(s): Seki, D., Otsuji, K., Isobe, H., Ishii, T. T., Ichimoto, K., Shibata, K.
  • Organizer: 3rd PSTEP International Symposium
  • Int'l Joint Research