相補的磁気流体モデリングで迫る太陽黒点の起源

• 研究課題/領域番号: 15K17611
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 愛知教育大学
• 研究代表者: 政田 洋平 愛知教育大学, 教育学部, 講師 (30590608)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 太陽 / ダイナモ / 電磁流体力学 / 天文学 / 流体力学 / 電磁流体 / 黒点 / 磁場 / 磁気流体力学 / プラズマ / 宇宙天気 / 宇宙気候

研究成果の概要

太陽の活動性の源は黒点に蓄えた磁気エネルギーである。しかし、太陽内部における黒点の形成機構は解明されておらず、太陽物理学における最大の未解決問題と言われる。本研究では太陽黒点の起源の解明を目指し、大規模MHDシミュレーションで、熱対流による非線形磁場増幅過程（ダイナモ過程）を調べた。その結果、「熱対流による大局的な磁場形成」から、「対流層表面での黒点状磁場の自発的組織化」までを、自己無撞着なMHDモデルで一貫して計算することに世界で初めて成功した。また、磁気熱対流の系の回転率に対する依存性を調べた結果、回転率がある臨界値を超えると、ダイナモが励起され磁束集中構造の形成も起きることがわかった。

研究成果

• [国際共同研究] Newcastle University(英国)
• [国際共同研究] Nordita(スウェーデン)
• [国際共同研究] Leibniz-Institut fur Astrophysik Potsdam(ドイツ)
• [国際共同研究] Newcastle University(United Kingdom)
• [国際共同研究] Aalto University(Finland)
• [雑誌論文] Large-scale dynamos in rapidly rotating plane layer convection (2018)
  • 著者名/発表者名: Bushby P. J.、Kapyla P. J.、Masada Y.、Brandenburg A.、Favier B.、Guervilly C.、Kapyla M. J.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 612 ページ: A97-A97
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201732066
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spontaneous Formation of Surface Magnetic Structure from Large-scale Dynamo in Strongly-stratified Convection (2016)
  • 著者名/発表者名: Masada, Y., Sano, T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: Volume 822, Issue 2 号: 2 ページ: L22-L22
  • DOI: 10.3847/2041-8205/822/2/l22
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential Rotation in Magnetized and Non-magnetized Stars (2015)
  • 著者名/発表者名: Mabuchi, J., Masada, Y., & Kageyama, A
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: Volume 806, Issue 1 号: 1 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1088/0004-637x/806/1/10
  • NAID: 120005740398
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] カイラル電磁流体中でのダイナモとそのコンパクト天体への影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平、滝脇知也（国立天文台）、固武慶（福岡大）、山本直希（慶応大）
  • 学会等名: ブラックホール磁気圏研究会2018
• [学会発表] カイラル電磁流体中でのダイナモとその重力崩壊型超新星爆発への影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平、滝脇知也（国立天文台）、固武慶（福岡大）、山本直希（慶応大）
  • 学会等名: 日本天文学会2018春季年会
• [学会発表] 熱対流が担う上部対流層での磁場の構造形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平, 佐野孝好
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] Numerical Modeling of Solar and Stellar Dynamos - Current Status and Future Perspectives - (2017)
  • 著者名/発表者名: Masada Youhei
  • 学会等名: 1st Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Rossby number dependence of large-scale dynamo in solar-like strongly-stratified convection (2017)
  • 著者名/発表者名: Masada Youhei, Sano Takayoshi
  • 学会等名: Helicity Thinkshop 3
  • 国際学会
• [学会発表] ダイナモのMHD数値計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: 磁気流体プラズマで探る高エネルギー天体現象研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 熱対流ダイナモの励起条件と太陽活動のグランドミニマム期に対する考察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: CfCA User’s Meeting 2017
  • 招待講演
• [学会発表] 熱対流が担う上部対流層での磁場の構造形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平、佐野孝好（大阪大学）
  • 学会等名: 日本天文学会2017春季年会
• [学会発表] 太陽内部進化と磁気活動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: 地球型惑星圏環境に関する研究集会
  • 発表場所: 立教大学（東京都豊島区）
  • 年月日: 2016-12-26
  • 招待講演
• [学会発表] 熱対流中での黒点状磁場構造の自発的形成とそのメカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: 国立天文台天文シミュレーションプロジェクト平成28年度ユーザーズミーティング
  • 発表場所: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2016-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] 強密度成層が誘起するダイナモ生成磁束の浮上と活動領域の自発的形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平, 佐野孝好
  • 学会等名: 日本天文学会2015春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 太陽ダイナモの数値モデリング (2016)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: 第9回ブラックホール磁気圏研究会
  • 発表場所: マウントレースイホテル（北海道・夕張市）
  • 年月日: 2016-03-02
  • 招待講演
• [学会発表] 強密度成層下での対流ダイナモと磁気活動領域形成の物理 (2016)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: 平成27年度天文シミュレーションプロジェクトユーザーズミーティング
  • 発表場所: 国立天文台水沢キャンパス（岩手県・水沢市）
  • 年月日: 2016-01-28
  • 招待講演
• [学会発表] 太陽内部MHD 熱対流シミュレーションで探る太陽活動のグランドミニマム (2015)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: 理論懇シンポジウム2015 「宇宙における天体形成から生命まで」
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・豊中市）
  • 年月日: 2015-12-23
• [学会発表] 他分野のMHDシミュレーション研究の現状 ~今後の太陽の理論研究へ向けて~ (2015)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: Solar-C時代（10~20年後）の太陽研究検討会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会発表] 対流ダイナモの励起条件から探る太陽活動のグランドミニマム (2015)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平
  • 学会等名: 第5回極端宇宙天気研究会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-11
  • 招待講演
• [学会発表] 強い密度成層下での対流ダイナモと磁気スポット形成の物理 (2015)
  • 著者名/発表者名: 政田洋平, 佐野孝好
  • 学会等名: 日本天文学会2015秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Organization of Coherent Magnetic Fields in Turbulent Thermal Convection (2015)
  • 著者名/発表者名: Masada, Y.
  • 学会等名: NASA LWS Workshop on Solar Dynamo Frontiers: Helioseismology, 3D Modeling, and Data Assimilation
  • 発表場所: NCAR, Boulder, Colorado, USA
  • 年月日: 2015-06-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] プラズマ天体物理研究室（政田研究室） 研究成果
  • URL: http://www.phyas.aichi-edu.ac.jp/~ymasada/id-2.html
• [備考] プラズマ天体物理研究室（政田研）研究内容
  • URL: http://www.phyas.aichi-edu.ac.jp/~ymasada/id-2.html
• [備考]
  • URL: http://www.phyas.aichi-edu.ac.jp/~ymasada/