太陽フレアにおける粒子加速領域の特定

• 研究課題/領域番号: 17K05397
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 下条 圭美 国立天文台, アルマプロジェクト, 准教授 (00332164)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 電波観測 / ミリ波 / ALMA / 太陽フレア / 彩層 / スピキュール / 太陽 / 電波 / CME / SEP / 電波干渉計 / 電波天文学 / 粒子加速 / 太陽物理学

研究成果の概要

ミリ波をつかった太陽電波観測では、太陽大気の彩層と呼ばれる大気層の物理状態を知ることができるだけでなく、太陽フレアにおける高エネルギー電子の様子も明らかにできる。しかし、秒角レベルの空間分解能を持ったミリ波観測は、その実現の困難によりこれまで行われていなかった。
本研究では、天文観測用としては世界最大のミリ波・サブミリ波電波干渉計であるアタカマ大型ミリ波・サブミリ波干渉計(ALMA)を用いた太陽観測手法の開発を行った。さらにこの観測手法を用いて、高空間分解能ミリ波観測による小規模フレアにおける温度・密度診断、さらに彩層におけるジェット現象であるスピキュールの物理量診断を世界で初めて成功させた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ミリ波による高空間分解能での太陽電波観測を実現しただけでなく、ミリ波データによる太陽研究手法を開拓したことが、本研究成果の学術的意義である。ミリ波による太陽研究を今後活発化することにより、太陽の活動現象の理解が深化するだけでなく、現代に生きる我々が多用している地球近辺の宇宙環境の理解も一層深まると思われる。

研究成果

• [国際共同研究] National Solar Observatory/Air Force Research Laboratory/New Jersey Institute of Technology(米国)
• [国際共同研究] NRAO/AFRL/NJIT(米国)
• [国際共同研究] University of Glasgow/Cavendish Laboratory(英国)
• [国際共同研究] ESO(ドイツ)
• [国際共同研究] Joint ALMA office(チリ)
• [国際共同研究] KASI(韓国)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] National Radio Astronomy Observatory/Air Force Research Laboratory/New Jersey Institute of Technology(米国)
• [国際共同研究] University of Glasgow/Cavendish Laboratory(英国)
• [国際共同研究] European Southern Observatory/Max Planck Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] Joint ALMA Observatory(チリ)
• [国際共同研究] Astronomical Institute(チェコ)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Estimating the Temperature and Density of a Spicule from 100 GHz Data Obtained with ALMA (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi、Kawate Tomoko、Okamoto Takenori J.、Yokoyama Takaaki、Narukage Noriyuki、Sakao Taro、Iwai Kazumasa、Fleishman Gregory D.、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 888 号: 2 ページ: L28-L28
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab62a5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Disappearing Solar Filament of 2013 September 29 and Its Large Associated Proton Event: Implications for Particle Acceleration at the Sun (2019)
  • 著者名/発表者名: Cliver E. W.、Kahler S. W.、Kazachenko M.、Shimojo M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 877 号: 1 ページ: 11-11
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0e03
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observations of photospheric magnetic structure below a dark filament using the Hinode Spectro-Polarimeter (2019)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Takaaki、Katsukawa Yukio、Shimojo Masumi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 2 ページ: 46-46
  • DOI: 10.1093/pasj/psz014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Achievements of Hinode in the first eleven years (2019)
  • 著者名/発表者名: Hinode Review Team、including Shimizu Toshifumi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 5
  • DOI: 10.1093/pasj/psz084
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First analysis of solar structures in 1.21 mm full-disc ALMA image of the Sun (2018)
  • 著者名/発表者名: Brajsa R.、Sudar D.、Benz A. O.、Skokic I.、Barta M.、De Pontieu B.、Kim S.、Kobelski A.、Kuhar M.、Shimojo M.、Wedemeyer S.、White S.、Yagoubov P.、Yan Y.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 613 ページ: A17-A17
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201730656
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Observations of the Solar Chromosphere on the Polar Limb (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Takaaki、Shimojo Masumi、Okamoto Takenori J.、Iijima Haruhisa
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 863 号: 1 ページ: 96-96
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aad27e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring the Sun with ALMA (2018)
  • 著者名/発表者名: Bastian, T. S., Barta, M, Braja, R., Chen, B., Pontieu, B. D., Gary, D. E., Fleishman, G. D., Hales, A. S., Iwai, K., Hudson, H., Kim, S., Kobelski, A., Loukitcheva, M., Shimojo, M., Skokia, I,; Wedemeyer, S., White, S. M., Yan, Y.
  • 雑誌名: The Messenger 巻: 171 ページ: 25-30
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The First ALMA Observation of a Solar Plasmoid Ejection from an X-Ray Bright Point (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi、Hudson Hugh S.、White Stephen M.、Bastian Timothy S.、Iwai Kazumasa
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letter 巻: 841 号: 1 ページ: L5-L5
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa70e3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Discovery of Solar Umbral Brightness Enhancement at λ = 3 mm (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwai Kazumasa、Loukitcheva Maria、Shimojo Masumi、Solanki Sami K.、White Stephen M.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letter 巻: 841 号: 2 ページ: L20-L20
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa71b5
  • NAID: 120006343669
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observing the Sun with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA): High-Resolution Interferometric Imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimojo M.、Bastian T. S.、Hales A. S.、White S. M.、Iwai K.、Hills R. E.、Hirota A.、Phillips N. M.、Sawada T.、Yagoubov P.、Siringo G.、Asayama S.、Sugimoto M.、Brajsa R.、Skokic I.、Barta M.、Kim S.、de Gregorio-Monsalvo I.、Corder S. A.、et al.
  • 雑誌名: Solar Physics 巻: 292 号: 7 ページ: 87-87
  • DOI: 10.1007/s11207-017-1095-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observing the Sun with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA): Fast-Scan Single-Dish Mapping (2017)
  • 著者名/発表者名: White S. M.、Iwai K.、Phillips N. M.、Hills R. E.、Hirota A.、Yagoubov P.、Siringo G.、Shimojo M.、Bastian T. S.、Hales A. S.、Sawada T.、Asayama S.、Sugimoto M.、Marson R. G.、Kawasaki W.、Muller E.、Nakazato T.、Sugimoto K.、et al.
  • 雑誌名: Solar Physics 巻: 292 号: 7 ページ: 88-88
  • DOI: 10.1007/s11207-017-1123-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A First Comparison of Millimeter Continuum and Mg ii Ultraviolet Line Emission from the Solar Chromosphere (2017)
  • 著者名/発表者名: Bastian T. S.、Chintzoglou G.、De Pontieu B.、Shimojo M.、Schmit D.、Leenaarts J.、Loukitcheva M.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letter 巻: 845 号: 2 ページ: L19-L19
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa844c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Variation of the Solar Microwave Spectrum in the Last Half Century (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi、Iwai Kazumasa、Asai Ayumi、Nozawa Satoshi、Minamidani Tetsuhiro、Saito Masao
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 848 号: 1 ページ: 62-62
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8c75
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solar ALMA Observations: Constraining the Chromosphere above Sunspots (2017)
  • 著者名/発表者名: Loukitcheva Maria A.、Iwai Kazumasa、Solanki Sami K.、White Stephen M.、Shimojo Masumi
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 850 号: 1 ページ: 35-35
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa91cc
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Multi-thermal structures in a spicule observed with ALMA, IRIS, and AIA/SDO (2019)
  • 著者名/発表者名: Masumi Shimojo, Tomoko Kawate, Takenori Okamoto, Takaaki Yokoyama
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] ALMA によるスピキュール物理量の導出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 下条圭美, 川手朋子, 岡本丈典, 横山央明
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] Cold and hot spicules observed with ALMA, IRIS and AIA/SDO (2019)
  • 著者名/発表者名: Masumi Shimojo, Tomoko Kawate, Takenori Okamoto, Takaaki Yokoyama
  • 学会等名: Hinode13/IPELS2019
  • 国際学会
• [学会発表] Estimating the temperature and density of a spicule from 100 GHz data obtained with ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimojo, M.; Kawate, T.; Okamoto, T. J.; Yokoyama, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Solar Science with ALMA (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimojo, M.
  • 学会等名: XXXth General Assembly of the International Astronomical Union
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Initial Results from ALMA solar observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimojo, M. and
  • 学会等名: Hinode-12: The Many Suns
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 太陽大気におけるミリ波帯水素再結合線の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 下条圭美
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] New Window of Solar Physics: Solar Observations with ALMA (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi and ALMA Solar development team
  • 学会等名: JOINT HINODE-11/IRIS-8 SCIENCE MEETING
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The first ALMA observation of a plasmoid ejection from an X-ray bright point (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi, Hudson Hugh S.、White Stephen M.、Bastian Timothy S.、Iwai Kazumasa
  • 学会等名: 32nd URSI General Assembly & Science Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The first ALMA observation of a plasmoid ejection from an X-ray bright point (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi, Hudson Hugh S.、White Stephen M.、Bastian Timothy S.、Iwai Kazumasa
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific Solar Physics Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] The first ALMA observation of a plasmoid ejection from an X-ray bright point (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Masumi, Hudson Hugh S.、White Stephen M.、Bastian Timothy S.、Iwai Kazumasa
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] ALMAによるプラズモイド放出現象の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 下条圭美、Hudson Hugh S.、White Stephen M.、Bastian Timothy S.、岩井一正
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [備考] ALMA-Sol-CDAW19
  • URL: https://hinode.nao.ac.jp/user/shimojo/ALMA_WS_Solar_HP/Tokyo_2019.html