Precise measurement of solar magnetic fields with UV scattering polarization

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K14771
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 石川 遼子 国立天文台, SOLAR-Cプロジェクト, 助教 (00709636)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 太陽物理学 / 天文 / 紫外線 / 偏光 / プラズマ・核融合

Outline of Annual Research Achievements

2019年4月、日米欧共同で開発を行った太陽観測ロケットCLASP2 (Chrmosphetic LAyer Spectro-Polarimeter) が打ち上がり、世界初となる電離マグネシウム線（波長：280 nm）域の詳細な偏光スペクトルの観測に成功した。そして、彩層中ー最上部の磁場情報を得られると期待される電離マグネシウム線に加え、その側にあるマンガン線（彩層底部から放射）にも顕著な円偏光が検出された。これらと、ひので衛星による光球の磁場測定を組み合わせることで、光球からコロナ直下の彩層上部までの連続した磁場情報の取得に成功した。そして、磁束管が彩層で急激に膨張し互いにひしめき合うという、これまでみなが想像するも、その観測的証拠が得られなかった彩層磁場の様子を初めて観測から明らかにした。さらに、強度スペクトルから彩層上部の熱エネルギー密度を求めたところ、彩層最上部の磁場と非常に高い相関を持つこともわかった。これは、[1]彩層加熱が磁場起因であること、さらには、[2] その加熱機構に迫る上で光球の磁場情報では不十分であり、彩層上部での磁場測定が必須であること、を明瞭に示している。これらの成果を取りまとめ、Science Advances誌に発表した。さらに、本成果がきっかけとなり、CLASP2の再飛翔計画（太陽観測ロケット実験CLASP2.1）を2021年秋に実施することとなった。
また、散乱偏光（直線偏光）と円偏光から求めた視線方向磁場の関連性にも着目して解析を進めている。磁場の強いところで直線偏光の方位角の回転が生じる傾向が見られており、ハンレ効果や磁気光学効果の発生を示唆している。これにより、円偏光からは導出できない視線垂直方向の磁場情報を得ることができると期待される。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: Instituto de Astrofisica de Canarias
• [Int'l Joint Research] NASA/MSFC(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: NASA/MSFC
• [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, G. D. Vigil, A. Winebarger, E. Alsina Ballester, 以下5名
  • Journal Title: Science Advances Volume: 7 Pages: 8
  • DOI: 10.1126/sciadv.abe8406
  • Peer Reviewed / Open Access / 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
  • Organizer: IAU Symposium 360 Astronomical Polarimetry 2020 New Era of Multi-Wavelength Polarimetry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CLASP2 first results: mapping of solar magnetic fields from the photosphere to the top of the chromosphere (2021)
  • Author(s): Ryohko Ishikawa
  • Organizer: SDO 2021 Science Workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [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, D. Song, 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, 以下10名
  • Organizer: 宇宙科学シンポジウム
• [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 teams
  • Organizer: 2020年度太陽研連・太陽スペース研究シンポジウム
  • Invited
• [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] Initial results from CLASP2 rocket experiment to measure magnetic fields in the solar chromosphere (2020)
  • Author(s): Joten Okamoto, Ryoko Ishikawa, David McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Laurel Rachmeler, Ryohei Kano, Donguk Song, Christian Bethge, Ken Kobayashi, Masaki Yoshida, Tanausu del Pino Aleman, CLASP2 team
  • Organizer: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The Chromospheric Layer SpectroPolarimeter (CLASP2) Mission: Introduction (2020)
  • Author(s): David E. McKenzie, Ryohko Ishikawa, Ryouhei Kano, Joten Okamoto, Laurel Rachmeler, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Ken Kobayashi, Donguk Song, Masaki Yoshida
  • Organizer: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 太陽表面からコロナ直下に迫る―太陽観測ロケット実験CLASP2が測定した太陽大気の磁場
  • URL: https://www.nao.ac.jp/news/science/2021/20210220-clasp2.html
• [Remarks] 太陽表面からコロナ直下に迫る―太陽観測ロケット実験CLASP2が測定した太陽大気の磁場
  • URL: https://hinode.nao.ac.jp/news/results/clasp2-publication-202102/
• [Remarks] CLASP2 Elucidates Solar Magnetic Field
  • URL: https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2021/20210220-clasp2.html
• [Remarks] CLASP2 Elucidates Solar Magnetic Field
  • URL: https://hinode.nao.ac.jp/en/news/results/clasp2-publication-en-202102/
• [Remarks] CLASP2Webページ
  • URL: https://solarwww.mtk.nao.ac.jp/Rocket_balloon_experiments/CLASP2/index_j.html