電波データ解析と数値実験との融合による木星での粒子加速解明とその普遍的展開

• 研究課題/領域番号: 12J00037
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 木村 智樹 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD) (50578804)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,960千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2012年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 粒子加速 / 電波 / X線 / 紫外線 / オーロラ / 木星 / 自転駆動磁気圏 / 土星

研究実績の概要

惑星紫外分光観測衛星「ひさき」衛星が中心となった、木星観測国際協調観測が２０１４年１月に実施された。この協調観測では、「ひさき」衛星、ハッブルを用いて、木星オーロラと磁気圏プラズマガスを紫外線で連続監視した。本研究はひさきの極端紫外分光観測から、木星極域のオーロラ電子加速による放射エネルギーを抽出した。その結果、太陽風が極端に静穏な時期に、定常放射と同等以上のエネルギーの過渡的オーロラ増光が発見された。昨年度までに行ってきた、本研究の電波観測でえられたMeV帯の加速特性と合わせると、keV-MeV帯に至る階層の電子加速が自転駆動である事が示唆される。これらの結果は、米国地球物理学会等の複数の国際会議において招待講演で発表され、米国地球物理学会誌に受理された。また、受理された論文は、JAXA、米国地球物理学会、ランカスター大学の合同プレスリリースとして発表された。
X線観測では、チャンドラX線望遠鏡-XMMニュートン-「ひさき」の協調観測提案が2014年4月に実施された。極域のMeVイオン加速に伴うX線オーロラの日変動を調査した結果、紫外線や電波領域の電子加速関連オーロラと異なり、太陽風の速度に相関のある成分が初めて検出された。また、極域のX線オーロラの空間分布を、木星磁場モデルを用いて磁気圏へマッピングした結果、X線オーロラの放射源を貫く磁力線は、木星磁気圏の外縁部の特定領域にのみ接続している事が判明した。これらの結果は、MeVイオン加速が磁気圏の外縁部分に接続する磁力線沿いでのみ発生しており、太陽風と磁気圏の相互作用に起因する磁気圏活動（ケルビン−ヘルムホルツ不安定性や磁気圏界面磁気再結合など）と関連していることを示唆する。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] ransient internally-driven aurora at Jupiter discovered by Hisaki and Hubble Space Telescope (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoki KIMURA, S. V. Badman, C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. J. Steffl, A. Masters, S. Kasahara, H. Hasegawa, I. Yoshikawa, M. Fujimoto, and J. T. Clarke
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 42 号: 6 ページ: 1662-1668
  • DOI: 10.1002/2015gl063272
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Extreme Ultraviolet Radiation Measurement for Planetary Atmospheres/Magnetospheres from the Earth-Orbiting Spacecraft (Extreme Ultraviolet Spectroscope for Exospheric Dynamics: EXCEED) (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Yoshikawa, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, M. Kagitani, T. Sakanoi, N. Terada, T. Kimura, M. Kuwabara, K. Fujiwara, T. Hamaguchi, H. Tadokoro
  • 雑誌名: Space Sci Rev 巻: 184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-of-View Guiding Camera on the HISAKI (SPRINT-A) Satellite (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Yamazaki, F. Tsuchiya, T. Sakanoi, K. Uemizu, K. Yoshioka, G. Murakami, M. Kagitani, Y. Kasaba, I. Yoshikawa, N. Terada, T. Kimura, S. Sakai, K. Nakaya, S. Fukuda, S. Sawai
  • 雑誌名: Space Sci Re v 巻: 184 号: 1-4 ページ: 259-274
  • DOI: 10.1007/s11214-014-0106-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 巨大惑星の磁気圏、プラズマ・核融合学会誌小特集「太陽系プラズマ」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠羽康正，垰 千尋，木村智樹，藤本正樹，諸岡倫子
  • 雑誌名: J. Plasma Fusion Res 巻: 90 ページ: 769-774
  • 査読あり
• [雑誌論文] he Evidence for the Global Electron Transportation into the Jovian Inner Magnetosphere (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, T. Kimura, M. Kagitani, T. Sakanoi, K. Uemizu, Y. Kasaba, I. Yoshikawa, and M. Fujimoto
  • 雑誌名: Science 巻: 345 号: 6204 ページ: 1581-1584
  • DOI: 10.1126/science.1256259
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term modulations of Saturn’s auroral radio emissions by the solar wind and seasonal variations controlled by the solar ultraviolet flux (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Kimura, L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, S. Kasahara, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, D. Maruno, Y. Kasaba,6 and M. Fujimoto1
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 118 号: 11 ページ: 7019-7035
  • DOI: 10.1002/2013ja018833
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The extreme ultraviolet spectroscope for planetary science, EXCEED (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, M. Kagitani, T. Sakanoi, T. Kimura, K. Uemizu, K. Uji, I. Yoshikawa
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: 85 ページ: 250-260
  • DOI: 10.1016/j.pss.2013.06.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation background and dose estimates for future X-ray observations in the Jovian magnetosphere, in press. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasahara, S., Y. Ezoe, T. Kimura. Y. Miyoshi
  • 雑誌名: Planetary and Space Science 巻: (in press) ページ: 129-135
  • DOI: 10.1016/j.pss.2012.11.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] JUXTA:A New Probe of X-ray Emission from the Jupiter System (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Ezoe, Tomoki Kimura, Satoshi Kasahara, Atsushi Yamazaki, Kazuhisa Mitsuda, Masaki Fujimoto, Yoshizumi Miyoshi, Graziella Branduardi-Raymont, Kumi Ishikawa, Ikuyuki Mitsuishi, Tomohiro Ogawa, Takuya, Kakiuchi, Takaya Ohashi ゛
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 51 号: 9 ページ: 1605-1621
  • DOI: 10.1016/j.asr.2012.11.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric distribution of reconnection jet fronts in the Jovian nightside magnetosphere (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasahara, S., E. A. A. Kronberg, T. Kimura. C. Tao, S. V. Badman, A. Masters, A. Retino, N. Krupp, M. Fujimoto
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: (in press) 号: 1 ページ: 375-384
  • DOI: 10.1029/2012ja018130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization and direction of arrival of Jovian quasiperiodic bursts observed by Cassini (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Kimura, B. Cecconi, P. Zarka, Y. Kasaba, F. Tsuchiya, H. Misawa, A. Morioka
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 117 号: A11
  • DOI: 10.1029/2012ja017506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correction to "Cassini observations of ion and electron beams at Saturn and their relationship to infrared auroral arcs" (2012)
  • 著者名/発表者名: Badman, S. V., D. J. Andrews, S. W. H. Cowley, L. Lamy, G. Provan, C. Tao, S. Kasahara, T. Kimura, M. Fujimoto, H. Melin, T. Stallard, R. H. Brown, K, H. Baines
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 11 号: A4
  • DOI: 10.1029/2012ja017617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational modulation and local time dependence of Saturn's infrared H3+ auroral intensity (2012)
  • 著者名/発表者名: Badman, S. V., D. J. Andrews, S. W. H. Cowley, L. Lamy, G. Provan, C. Tao, S. Kasahara, T. Kimura, M. Fujimoto, H. Melin, T. Stallard, R. H. Brown, K. H. Baines
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 117 号: A9
  • DOI: 10.1029/2012ja017990
  • 査読あり
• [学会発表] Hisaki science team, HST Cycle 20 GO 13035 team, CXO Cycle 15 GO 15100276 team, Jupiter's auroral dynamics uncovered by multi-wavelength plasma remote sensing with space telescopes (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, S. V. Badman , C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. Steffl, R. Kraft, G. Branduardi-Raymont, Y. Ezoe
  • 学会等名: Symposium on Planetary Science 2015
  • 発表場所: 東北大学理学部青葉サイエンスホール
  • 年月日: 2015-02-16
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-wavelength observations of Jupiter's aurora coordinated with Hisaki (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura◯, S. V. Badman , C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. Steffl, R. Kraft, G. Branduardi-Raymont, Y. Ezoe, Hisaki science team, HST Cycle 20 GO 13035 team, CXO Cycle 15 GO 15100276 team
  • 学会等名: AGU Fall meeting 2014
  • 発表場所: Sanfransisco
  • 年月日: 2014-12-15
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-wavelength observations of Jovian aurora coordinated with Hisaki and other telescopes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Kimura; Sarah Badman; Chihiro Tao; Kazuo Yoshioka; Go Murakami; Atsushi Yamazaki; Fuminori Tsuchiya; Ralph Kraft; Graziella Branduardi-Raymont; Yuichiro Ezoe; Masaki Fujimoto
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第 136 回総会・講演会
  • 発表場所: 長野県松本文化会館
  • 年月日: 2014-10-31
• [学会発表] Highlights of the 2014 Jupiter observing campaign by multi-spectral remote sensing using space telescopes (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura◯, S. V. Badman , C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, A. Yamazaki, F. Tsuchiya, B. Bonfond, A. Steffl, R. Kraft, G. Branduardi-Raymont, Y. Ezoe, Hisaki science team, HST Cycle 20 GO 13035 team, CXO Cycle 15 GO 15100276 team
  • 学会等名: European Planetary Science Congress 2014
  • 発表場所: Lisboa, Portugal
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] elf-driven auroral acceleration process at Jupiter captured by continuous monitoring of Hisaki satellite in coordination with Hubble Space Telescope (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoki KIMURA, Chihiro TAO, Sarah BADMAN, Kazuo YOSHIOKA, Go MURAKAMI, Atsushi YAMAZAKI, Fuminori TSUCHIYA, Masaki FUJIMOTO, Ichiro YOSHIKAWA
  • 学会等名: AOGS 11th Annual Meeting
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel
  • 年月日: 2014-07-30
• [学会発表] ひさき衛星とハッブル宇宙望遠鏡の協調観測で明らかになった木星の自励的オーロラ加速 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村 智樹, 垰 千尋, Badman Sarah, 吉岡 和夫, 村上 豪, 山崎 敦, 土屋 史紀, 藤本 正樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-05-01
• [学会発表] Long-term modulations of Saturn's auroral radio emissions by the solar wind and seasonal variations controlled by the solar ultraviolet flux (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura
  • 学会等名: 第15回惑星圏研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-02-19
  • 招待講演
• [学会発表] The dynamics of Jupiter's auroral acceleration process captured by Hisaki/EXCEED (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, C. Tao, K. Yoshioka, G. Murakami, F. Tsuchiya and A. Yamazaki
  • 学会等名: Symposium of Planetary Science
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-02-19
• [学会発表] X線による高温プラズマ診断のための木星イオプラズマトーラススペクトルモデルの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村 智樹,江副 祐一郎, 笠原 慧,三好 由純
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第134回総会・講演会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2013-11-02 – 2013-11-05
• [学会発表] 宇宙望遠鏡群を用いた多波長リモートセンシングによる国際木星観測キャンペーン (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村 智樹, Badman Sarah, 垰 千尋, 吉岡 和夫, 山崎 敦,土屋 史紀, 村上 豪, Kraft Ralph , Branduardi-Raymont Graziella, 江副 祐一郎, 吉川 一朗, 藤本 正樹, 笠羽 康正
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第134回総会・講演会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2013-11-02 – 2013-11-05
• [学会発表] Long-term Variations of Saturn's Auroral Radio Emissions by the Solar Ultraviolet Flux and Solar Wind (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoki KIMURA, Laurent LAMY, Chihiro TAO, Sarah BADMAN, Satoshi KASAHARA, Baptiste CECCONI, Philippe ZARKA, Akira MORIOKA, Yoshizumi MIYOSHI, Daichi MARUNO, Yasumasa KASABA, Masaki FUJIMOTO
  • 学会等名: AOGS 10th Annual Meeting
  • 発表場所: Australia
  • 年月日: 2013-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] 太陽風と太陽紫外線による土星オーロラ電波の長期変動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村 智樹, 垰 千尋, Badman Sarah, 笠原 慧, 森岡 昭, 三好 由純, 丸野 大地, 笠羽 康正, 藤本 正樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2013-05-19 – 2013-05-24
• [学会発表] Long-term Variations of Saturn's Auroral Radio Emissions by the Solar Ultraviolet Flux and Solar Wind (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura. L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, S. Kasahara, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, Y. Kasaba, D. Maruno M. Fujimoto
  • 学会等名: 第14回惑星圏研究会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
• [学会発表] Seasonal variations of Saturn's auroral acceleration region deduced from spectra of auroral radio emissions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura. L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, Y. Kasaba, D. Maruno, M. Fujimoto
  • 学会等名: European Planetary Science Congress 2012, EPSC2012-104
  • 発表場所: Madrid, Spain
• [学会発表] Study of the Jupiter X-ray imaging spectrometer on Jupiter Magnetospheric Orbiter (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura. Y. Ezoe, S. Kasahara, Y. S. Miyoshi, T. Moriyama, Ogawa, T. Kakiuchi, K. Ishikawa, T. Ohashi, I. Mitsuishi, A. Yamazaki, K. Mitsuda, M. Fujimoto
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2012, PPS02-11
  • 発表場所: Makuhari, Japan
• [学会発表] カッシーニ探査機の磁気圏その場観測と電波から予測する土星オーロラ加速域の制御因子 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村智樹, 垰千尋, Badman Sarah, 笠原慧, 森岡昭, 三好由純, 笠羽康正, 丸野大地, 藤本正樹
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第132回総会・講演会, B006-21
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
• [学会発表] オーロラ電波から推定する土星オーロラ加速域の季節変動 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura. L. Lamy, C. Tao, S. V. Badman, B. Cecconi, P. Zarka, A. Morioka, Y. Miyoshi, Y. Kasaba, D. Maruno, M. Fujimoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会、PEM30-06
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [備考] 高速自転が引き起こす、木星のオーロラ爆発
  • URL: http://www.jaxa.jp/press/2015/03/20150325_hisaki_j.html
• [備考] 高速自転が引き起こす、木星のオーロラ爆発
  • URL: http://www.isas.jaxa.jp/j/topics/topics/2015/0325.shtml
• [備考] EXPLOSIONS OF JUPITER’S AURORA
  • URL: http://news.agu.org/press-release/explosions-of-jupiters-aurora-linked-to-extraordinary-planet-moon-interaction/
• [備考] A new view of Jupiter’s northern lights
  • URL: http://www.lancaster.ac.uk/news/articles/2015/a-new-view-of-jupiters-northern-lights/
• [備考] JAXA宇宙科学研究所/宇宙プラズマ研究グループ カッシーニ探査機の観測に基づく木星準周期的電波バーストの偏波特性と到来方向 木村智樹
  • URL: http://sprg.isas.jaxa.jp/researchTeam/spacePlasma/results/1212_kimura.html