2018 Fiscal Year Research-status Report
太陽磁場の状態遷移：電磁流体計算で探る太陽活動のグランドミニマムへのトリガー
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18K03700
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| Research Institution | Aichi University of Education |
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Principal Investigator |
政田 洋平 愛知教育大学, 教育学部, 講師 (30590608)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 太陽 / 超新星 / ダイナモ / 電磁流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、太陽活動のグランドミニマムの背後に潜む物理機構を電磁流体計算で解明することである。その際、系の粘性と熱拡散、回転率の大きさをパラメトリックに変化させることで、熱対流が作る乱流場の「揺らぎ」の大きさをコントロールし、乱流場の統計的振る舞いとグランドミニマムモードの発現の関係を調べることを目標にする。平成30年度は以下の2つのトピックスについて研究を進めた：
①熱対流が作る乱流構造とその揺らぎに及ぼすRa数の影響の定量化（天文学会2019春季年会での口頭発表）
②ニュートリノのカイラル対称性の破れに起因したダイナモ効果の調査（Physical Review D誌への掲載）
①に関しては, まず局所駆動型熱対流と表面冷却駆動型熱対流について、乱流構造の違いを調査した。従来研究では, 前者の機構が太陽の内部熱対流を駆動していると信じられてきたが、本研究の結果、後者の機構で駆動される熱対流の方が、太陽表面で観測される対流速度スペクトルと整合的であることがわかった。表面冷却駆動型の熱対流による輸送やダイナモ効果は、従来理論が拠り所としてきた勾配拡散型のモデルでは記述できないこともわかった。
②に関しては、従来の天体ダイナモ理論の中では全く考慮されてこなかった「ニュートリノのカイラル対称性の破れ（＝左巻きのみ存在）」に起因したダイナモ効果の研究である。カイラリティの対称性が崩れた状況下において「カイラルプラズマ不安定性」と呼ばれる不安定性が励起されることは従来の線形理論研究でわかっていたが、我々は初めてその存在と非線形段階での振る舞いをシミュレーションで定量的に示し、太陽よりもさらに高密度な天体、例えば超新星内部等で、磁場の生成・増幅に寄与することを明らかにした。この研究成果はPhysical Review D誌にて出版済み(Masada et al. 2018)である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請段階は太陽熱対流は局所駆動型だと考えてきたが、平成30年度の研究で、むしろ冷却駆動型だと考えるべきだということがわかった。これは、乱流場の統計的揺らぎの観点からは、当初想定していたよりもさらに複雑なモデリングが必要になったことを意味しており、若干の計画の修正は必要である。一方、太陽内部熱対流に対する理解が深まった点や、カイラル対称性の破れに起因した新たなダイナモ効果を定量化した点も考慮すると、天体ダイナモとその励起モードの本質的理解の観点からは、本研究自体はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度は、種磁場を加えた電磁流体的な熱対流ダイナモ計算を行う計画である。当初計画では、局所駆動型の熱対流モデルのみを想定していたが、それに加えて表層冷却駆動型熱対流の場合のダイナモについても調べる必要がある（平成30年度の研究でむしろ後者の方が太陽の熱対流モデルとしては適切な可能性が高くなった）。局所駆動型と冷却駆動型の両熱対流ダイナモモデルでレイリー数（Ra数）をパラメトリックに変化させることで、励起されるダイナモモードやモード間遷移に及ぼすRa数の影響を調査する。
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| Causes of Carryover |
国内で開催された国際会議に参加したため、当初の予定より旅費への支出が減った。次年度は複数回の国際会議への参加を予定しており、繰越分をその旅費に当てる計画である。
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