紫外線偏光分光で拓く太陽上層の大気・磁場構造の探索

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03935
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 鹿野 良平 国立天文台, JASMINEプロジェクト, 教授 (70321586)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 太陽物理学 / 国際協力 / 人工衛星 / ロケット / プラズマ・核融合

Outline of Annual Research Achievements

太陽物理学における未解決問題「コロナ加熱問題」の解明にとって、現在最も渇望されている観測量は、光球とコロナとの薄い境界層“彩層・遷移層”での磁場情報であり、その状況を紫外線偏光観測で打破しようというのが本研究である。本研究では、日米欧太陽観測ロケット実験Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter(通称CLASP2)で得る電離マグネシウム線(280nm)での偏光分光観測データと中性水素のライマンα線(122nm)での撮像観測データを、偏光・分光・撮像のあらゆる面で解析し、彩層・遷移層の大気構造と磁場構造の定量的な導出の確立を目指している。また併せて、飛翔後に回収された観測装置の機能性能検証も行うことで、今後目指すべき紫外線偏光分光の本格観測の礎を科学的・技術的に構築することを目指している。
2019年4月に成功したCLASP2実験とその科学成果は、観測ロケット実験の実施母体であるNASAにおいても高く評価され、回収された観測装置そのままで2020年に再飛翔することが示唆された。そのため、2019年度に一旦は国立天文台に持ち帰って飛翔後の機能確認を済ませた回転波長板機構を、同年度のうちに直ちに米国に再移送しておいた。
COVID-19感染症の拡大の影響により、2020年中に再飛翔を行う機会は失われたが、日米欧の国際研究チームにて2020年10月にNASAに提案した2021年実施の再飛翔実験計画は、2021年2月に採択の結果を得た。2019年の初飛翔では、電離マグネシウム線(280nm)の偏光分光スリットを太陽面上で固定して光球・彩層・遷移層を貫く磁束管の縦断面情報を得られたが、今回採択された再飛翔では、スリットスキャンを行って磁束管の3次元構造を取得することで、将来の衛星プロジェクト化の礎を築くことができる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

COVID-19感染症の蔓延による社会生活の変化に伴い、CLASP2実験プロジェクトの国内メンバー各位も基本的に在宅勤務へ移行した。ネット会議も活用するものの、解析研究のための相互の議論の機会が減少は免れず、CLASP2実験で取得された偏光観測データの解析研究が若干遅延している。但し、飛翔前試験データと飛翔中較正データを使ったCLASP2観測装置の偏光特性評価に注力することで、観測装置が当初から予定していた0.1%の高精度偏光計測を実現できていたことについては確認でき、その成果を2021年中には査読論文へ投稿できる見込をつけている。
また、CLASP2再飛翔実験計画については、装置開発項目はないものの、CLASP2初飛翔後の機能検証のために一部分解した観測装置を、保管先である米国にて最終組み立てと性能確認を行う必要があり、COVID-19感染症の蔓延による渡航規制のため、実施が遅延しているが、上記のように再飛翔自体はNASAに採択され、徐々に改善の見込みも見えてきている。

Strategy for Future Research Activity

進捗状況に記載のとおり、CLASP2再飛翔実験計画はNASAに採択されており、2021年秋(10月ころ)の実施で調整されている。それゆえ、2021年度には渡米して米国側研究協力者とともに観測装置の最終組み立てと性能確認を行い、再飛翔実験にて電離マグネシウム線とその近傍の彩層スペクトル線にてスリットスキャン観測を行う。COVID-19感染症蔓延の影響がぬぐいきれない状況ではあるが、受け入れ先とも連絡を取り合い、渡米に伴う対応も方針が立ちつつある。
再飛翔実験のデータは、2019年4月に取得したCLASP2観測データとともに解析を進め、査読論文として成果報告を行う。COVID-19感染症蔓延のため、今後の国際学会等のスケジュールと実施形態はまだ流動的であるが、機会をとらえて適宜成果報告していくこととする。

Causes of Carryover

COVID-19感染症蔓延の影響を受けて、予定していた複数の国際研究会が延期となったのに加え、当初は2020年中に実施が想定されていたCLASP2再飛翔実験計画も2021年に延期となったため、いずれの場合も渡航費用が次年度へ繰り延べとなった。
すでに採択されているCLASP2再飛翔実験計画は、2021年秋(10月ころ)の実施で調整されている。COVID-19感染症蔓延の影響がぬぐいきれない状況ではあるが、受け入れ先とも連絡を取り合い、渡米に伴う対応も方針が立ちつつある。今回の次年度使用額と2021年度額を合わせて、再飛翔実験の準備と実施のための渡航費用にあてる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NASAマーシャル宇宙飛行センター/アメリカ海洋大気庁(NOAA)/スタンフォード-ロッキード研究所(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: NASAマーシャル宇宙飛行センター/アメリカ海洋大気庁(NOAA)/スタンフォード-ロッキード研究所
• [Int'l Joint Research] 宇宙天体物理学研究所(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: 宇宙天体物理学研究所
• [Int'l Joint Research] カナリア諸島天体物理学研究所(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: カナリア諸島天体物理学研究所
• [Journal Article] Mapping solar magnetic fields from the photosphere to the base of the corona (2021)
  • Author(s): R. Ishikawa, J. Trujillo Bueno, T. del Pino Aleman, T. J. Okamoto, D. E. McKenzie, F. Auchere, R. Kano, D. Song, M. Yoshida, L. A. Rachmeler, K. Kobayashi, H. Hara, M. Kubo, N. Narukage, T. Sakao, T. Shimizu, Y. Suematsu, C. Bethge, B. De Pontieu, A. Sainz Dalda, D. V. Genevieve, A. Winebarger et al.
  • Journal Title: Science Advances Volume: 7 Pages: eabe8406
  • DOI: 10.1126/sciadv.abe8406
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 観測ロケット実験CLASP2・ひので衛星による太陽磁場の断層診断 (2021)
  • Author(s): 石川遼子, 岡本丈典, D. McKenzie, J. Trujillo Bueno, 鹿野良平, S. Donguk, 吉田正樹, L. Rachmeler, F. Auchere, 浦口史寛, 久保雅仁, 坂尾太郎, 篠田一也, 清水敏文, 末松芳法, 都築俊宏, 成影典之, 納富良文, 原弘久, A. Winebarger, K. Kobayashi, C. Bethge, B. De Pontieu, A. Sainz Dalda, A. Asensio Ramos et al.
  • Organizer: 宇宙科学シンポジウム
• [Presentation] UV Spectro-Polarimeter for High-accuracy Measurements of Solar Chromospheric Magnetic Fields: CLASP2 (2021)
  • Author(s): Donguk Song, Ryohko Ishikawa, David E. Mckenzie, Javier Trujillo Bueno, Federic Auchere, Ryouhei Kano, Takenori J. Okamoto, Laure A. Rachmele, Ken Kobayashi, Masaki Yoshida, Christian Bethge , and CLASP2 team
  • Organizer: IAU Symposium 360: Astronomical Polarimetry -- New Era of Multi-Wavelength Polarimetry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] UV Spectro-Polarimetry in the Solar Atmosphere - Results from Two Sounding Rocket Experiments CLASP1 and CLASP2 (2021)
  • Author(s): Joten Okamoto, R. Ishikawa, D. E. McKenzie, J. Trujillo Bueno, R. Kano, A. R. Winebarger, F. Auchere, L. A. Rachmeler, D. Song, N. Narukage, C. Bethge, K. Kobayashi, M. Yoshida, M. Kubo, S. Ishikawa, Y. Katsukawa, T. Bando, G. Giono, T. del Pino Aleman, CLASP1 & CLASP2 teams
  • Organizer: IAU Symposium 360: Astronomical Polarimetry -- New Era of Multi-Wavelength Polarimetry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Verification of CLASP2’s Polarization Accuracy (2020)
  • Author(s): Donguk Song, Ryohko Ishikawa, Ryouhei Kano, David McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Laurel Rachmeler, Takenori J. Okamoto, Masaki Yoshida, Hirohisa Hara, Kazuya Shinoda, Ken Kobayashi, and CLASP2 team
  • Organizer: 日本天文学会2020年秋季年会
• [Presentation] Tomography of plage and network magnetic fields from Hinode and CLASP2 observations (2020)
  • Author(s): R. Ishikawa, J. Trujillo Bueno, T. del Pino Aleman, T. J. Okamoto, R. Kano, D. Song, M. Yoshida, D. E. McKenzie, K. Kobayashi, F. Auchere, L. Rachmeler, C. Bethge, CLASP2 team
  • Organizer: 日本天文学会2020年秋季年会
• [Presentation] Chromospheric Studies Based on CLASP Series: A New Challenge for CLASP2.1 (2020)
  • Author(s): Donguk Song, Ryohko Ishikawa, Takenori Joten Okamoto, Ryouhel Kano, David E. McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi, Christian Bethge, and CLASP2 and CLASP2.1 team
  • Organizer: 2020年度太陽研連シンポジウム