紫外線偏光分光で拓く太陽上層の大気・磁場構造の探索

• 研究課題/領域番号: 19K03935
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 鹿野 良平 国立天文台, JASMINEプロジェクト, 教授 (70321586)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 太陽物理学 / 国際協力 / 人工衛星 / ロケット / プラズマ・核融合 / 偏光分光

研究開始時の研究の概要

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、2019年春実施の日米欧太陽観測ロケット実験Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter(通称 CLASP2)で得られる(a)電離マグネシウム線(280nm)での偏光分光観測データ、および(b)中性水素のライマンα線(122nm)の撮像偏光観測データのデータ解析から打破する。これらにより、彩層・遷移層の大気構造と磁場構造の定量的な導出を確立し、今後目指す紫外線偏光分光の本格観測への礎を築く。

研究成果の概要

2019年に日米欧太陽観測ロケット実験Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter(CLASP2)を成功させ、太陽の活動領域と静穏領域にて、電離マグネシウム線(280nm)近傍での高精度紫外線偏光スペクトルを世界で初めて取得し、水素ライマンα線(122nm)での撮像観測も行った。紫外線偏光スペクトルで捉えた複数のスペクトル線から、太陽彩層の底部・中部・上部の３階層の磁場情報が取得でき、表面で局在化した磁場「磁束管」が、彩層では上空ほど広く拡散していく様を観測的に明らかにした。2021年の再飛翔実験ではスキャン観測を成功させ、彩層磁場の3次元解析の端緒を拓いた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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”での磁場情報である。地上からも観測できる赤外線での偏光分光観測にてこれに取組むプロジェクトもあるものの、よりコロナに近い彩層上部～遷移層にアクセスできる点で紫外線偏光観測も注目されている。CLASP2で観測された電離マグネシウム線(280nm)近傍の紫外線偏光スペクトルから、彩層上部のみならず底部や中部の磁場情報が取得できることを示したことは、今後の本格観測の手段を広げる点で学術的な意義は高い。

研究成果

• [国際共同研究] 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)
• [国際共同研究] 宇宙天体物理学研究所(フランス)
• [国際共同研究] カナリア諸島天体物理学研究所(スペイン)
• [国際共同研究] 韓国天文研究院(韓国)
• [国際共同研究] 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)
• [国際共同研究] 宇宙天体物理学研究所(フランス)
• [国際共同研究] カナリア諸島天体物理学研究所(スペイン)
• [国際共同研究] NASAマーシャル宇宙飛行センター/スタンフォード-ロッキード研究所(米国)
• [国際共同研究] 宇宙天体物理学研究所(フランス)
• [国際共同研究] カナリア諸島天体物理学研究所(スペイン)
• [雑誌論文] Mapping solar magnetic fields from the photosphere to the base of the corona (2021)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 号: 8 ページ: 8-8
  • DOI: 10.1126/sciadv.abe8406
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-frequency Wave Propagation Along a Spicule Observed by CLASP (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Masaki、Suematsu Yoshinori、Ishikawa Ryohko、Okamoto Takenori J.、Kubo Masahito、Kano Ryouhei、Narukage Noriyuki、Bando Takamasa、Winebarger Amy R.、Kobayashi Ken、Trujillo Bueno Javier、Auchere Frederic
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 887 号: 1 ページ: 2-2
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab4ce7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pre-flight Verification of CLASP2 Throughput (2019)
  • 著者名/発表者名: Song, D., Ishikawa, R., Kano, R., Yoshida, M., Shinoda, K.
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: 46 ページ: 38-38
  • オープンアクセス
• [学会発表] 太陽観測ロケット実験 CLASP2 & CLASP2.1 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川遼子, Song Donguk, 岡本丈典, 鹿野良平, 吉田正樹, 浦口史寛, 都築俊宏, 久保雅仁, 篠田一也, 末松芳法, 納富良文, 原弘久, 成影典之, 坂尾太郎, 清水敏文, D. McKenzie, J. Trujillo Bueno, F. Auchere, K. Kobayashi, L. Rachmeler
  • 学会等名: 第4回観測ロケットシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Demonstration of the mapping of chromospheric magnetic fields by CLASP2.1 (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, T. J. Okamoto, R. Kano, T. Tsuzuki, F. Uraguchi, D. Song, D. E. McKenzie, K. Kobayashi, G. Vigil, F. Auchere, J. Trujillo Bueno, L. Rachmeler, C. Bethge, T. Sakao and CLASP2.1 team
  • 学会等名: 日本天文学会2022年春季年会
• [学会発表] 宇宙からの太陽磁場測定ミッション (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川遼子, 大場崇義, 岡本丈典, 川畑佑典
  • 学会等名: 2021年度太陽研連シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Initial results from the CLASP2.1 sounding rocket experiment (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川遼子, 岡本丈典, Song Donguk, David McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, 鹿野良平, 浦口史寛, 都築俊宏, Ken Kobayashi, Laurel Rachmeler, Gen Vigil, Christian Bethge, 坂尾太郎, CLASP2.1 Team
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] 紫外線偏光分光観測によるコロナ直下までの磁場の網羅的測定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 石川遼子, 岡本丈典, Song Donguk, 川畑佑典, 鹿野良平
  • 学会等名: シンポジウム「太陽研究：30 年代の科学研究戦略」
• [学会発表] Mapping solar magnetic fields from the photosphere to the top of the chromosphere by the CLASP2 sounding rocket experiment (2021)
  • 著者名/発表者名: R. Ishikawa, J. Trujillo Bueno, T. del Pino Aleman, T. J. Okamoto, D. E. McKenzie, F. Auchere, R. Kano, D. Song, L. A. Rachmeler, K. Kobayashi, C. Bethge, B. De Pontieu, CLASP2 team
  • 学会等名: 5th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics, Division of Plasma Physics, Association of Asia-Pacific Physical Societies
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] UV Spectro-Polarimeter for High-accuracy Measurements of Solar Chromospheric Magnetic Fields: CLASP2 (2021)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: IAU Symposium 360: Astronomical Polarimetry -- New Era of Multi-Wavelength Polarimetry
  • 国際学会
• [学会発表] UV Spectro-Polarimetry in the Solar Atmosphere - Results from Two Sounding Rocket Experiments CLASP1 and CLASP2 (2021)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: IAU Symposium 360: Astronomical Polarimetry -- New Era of Multi-Wavelength Polarimetry
  • 国際学会
• [学会発表] Verification of CLASP2’s Polarization Accuracy (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会
• [学会発表] Tomography of plage and network magnetic fields from Hinode and CLASP2 observations (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会
• [学会発表] Chromospheric Studies Based on CLASP Series: A New Challenge for CLASP2.1 (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2020年度太陽研連シンポジウム
• [学会発表] 太陽観測小規模プログラム・ロケット実験CLASP2打ち上げ成功と初期成果報告 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡本丈典、石川遼子、D. McKenzie、J. Trujillo Bueno、鹿野良平、D. Song、L. Rachmeler、F. Auchere、吉田正樹、都築俊宏、浦口史寛、篠田一也、久保雅仁、原弘久、成影典之、末松芳法、石川真之介、坂尾太郎、A. Winebarger、K. Kobayashi、P. Champey、C. Bethge、B. DePontieu、A. Asensio Ramos、T. del Pino Aleman、ほか
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] 太陽観測ロケット実験CLASP2によるライマンα線の撮像偏光観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鹿野 良平 、石川 遼子 、McKenzie David E. 、Trujillo Bueno Javier 、Song Donguk 、吉田 正樹 、岡本 丈典 、Rachmeler Laurel 、小林 研 、Auchere Frederic
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] Polarization Calibration of Choromspheric LAyer Spectro-Polarimeter (2020)
  • 著者名/発表者名: 宋 東郁 、石川 遼子 、鹿野 良平 、McKenzie David E. 、Trujillo Bueno Javier 、吉田 正樹 、岡本 丈典 、原 弘久 、一也 篠田 、Rachmeler Laurel A. 、Auchere Frederic 、小林 研
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] 観測ロケット実験 CLASP2 の初期成果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡本丈典, 石川遼子, D. McKenzie, J. Trujillo Bueno, F. Auchere, L. Rachmeler, 鹿野良平, Donguk Song, 吉田正樹, 都築俊宏, 浦口史寛, 篠田一也, 久保雅仁, 原弘久, 成影典之, 末松芳法, 石川真之介, 坂尾太郎, CLASP2 team
  • 学会等名: 太陽研連シンポジウム
• [学会発表] First results of the Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter (CLASP2) (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryohko Ishikawa, David McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Ryouhei Kano, Donguk Song, Masaki Yoshida, Toshihiro Tsuzuki, Fumihiro Uraguchi, Takenori J. Okamoto, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi, and CLASP2 team
  • 学会等名: Hinode-13/IPELS2019
  • 国際学会
• [学会発表] Lyman-Alpha Imaging Polarimetry with the CLASP2 Sounding Rocket Mission (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryouhei Kano, R. Ishikawa, D. E. McKenzie, J. Trujillo Bueno, D. Song, M. Yoshida, T. J. Okamoto, L. Rachmeler, K. Kobayashi, F. Auchere, CLASP2 team
  • 学会等名: Hinode-13/IPELS2019
  • 国際学会
• [学会発表] Polarization Calibration of Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter (CLASP2) (2019)
  • 著者名/発表者名: Donguk Song, Ryohko Ishikawa, Ryouhei Kano, Hirohisa, Hara, Kazuya Shinoda, Masaki Yoshida, Takenori J. Okamoto, David E. Mckenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi, and CLASP2 team
  • 学会等名: Hinode-13/IPELS2019
  • 国際学会
• [学会発表] First Detection of Lyman-Alpha Scattering Polarization in Off-Limb Spicules and Its Constraint on Their Magnetic Field (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yoshida, Y. Suematsu, R. Ishikawa, J. Trujillo Bueno, Y. Iida, M. Goto, R. Kano, N. Narukage, T. Bando, A. Wineberger, K. Kobayashi, F. Auchere
  • 学会等名: Hinode-13/IPELS2019
  • 国際学会
• [学会発表] The CLASP and CLASP2 missions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryohko Ishikawa, Ryouhei Kano, Amy Winebarger, David McKenzie, Javier TrujilloBueno, Frederic Auchere, Noriyuki Narukage, Takamasa Bando, Ken Kobayashi, Laurel Rachmeler, Donguk Song, Masaki Yoshida, Takenori J. Okamoto, and the CLASP and CLASP2 team
  • 学会等名: 9th Solar Polarization Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Polarization calibration of the Chromospheric LAyerSpectro-Polarimeter (CLASP2) (2019)
  • 著者名/発表者名: Donguk Song, Ryohko Ishikawa, Ryouhei Kano, Hirohisa Hara, Kazuya Shinoda, Masaki Yoshida, David McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi, Takenori J. Okamoto, and CLASP2 team
  • 学会等名: 9th Solar Polarization Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal and spatial variation of linear polarization in Lyman-αspicule observed by CLASP (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, Y. Suematsu, R. Ishikawa, J. Trujillo Bueno, Y. Iida, M. Goto, R. Kano, N. Narukage, T. Bando, A. Winebarger, K. Kobayashi, and F. Auchere
  • 学会等名: 9th Solar Polarization Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] The Chromospheric Layer SpectroPolarimeter (CLASP2) Sounding Rocket Mission: First Results (2019)
  • 著者名/発表者名: David E. McKenzie , Ryohko Ishikawa , Ryouhei Kano , Laurel Rachmeler , Javier Trujillo Bueno , Ken Kobayashi , Donguk Song , Masaki Yoshida , Frederic Auchere, Takenori Okamoto
  • 学会等名: AAS/SPD 50
  • 国際学会
• [学会発表] LYMAN-ALPHA IMAGING POLARIMETRY WITH THE CLASP2 SOUNDING ROCKET MISSION (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryouhei Kano, Ryohko Ishikawa, David E. McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Donguk Song, Masaki Yoshida, Takenori Okamoto, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi, Frederic Auchere, CLASP2 team
  • 学会等名: AAS/SPD 50
  • 国際学会
• [学会発表] 紫外線偏光分光観測実験CLASPシリーズから得る将来計画への示唆 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川遼子, 鹿野良平, 久保雅仁, 岡本丈典, 吉田正樹
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] CLASPで得たライマンα線スピキュールの偏光とそれが与える磁場への制約 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田正樹, 末松芳法, 石川遼子, Javier Trujillo Bueno, 飯田佑輔, 後藤基志, 鹿野良平, 成影典之, 坂東貴政, Amy Winebarger, Ken Kobayashi, Frederic Auchere
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] 観測ロケット実験CLASP2で捉えた太陽彩層の新たな姿 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鹿野良平, 石川遼子, 岡本丈典, Donguk Song, 吉田正樹, 浦口史寛, 都築俊宏, DavidE. McKenzie, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, CLASP&CLASP2チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] 太陽紫外線偏光分光観測ロケット実験CLASP2 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川遼子, McKenzie David E., Trujillo Bueno Javier, Auchere Frederic, 鹿野良平, 宋 東郁, 吉田正樹, 都築俊宏, 浦口史寛, 岡本丈典, Kobayashi Ken, Rachmeler Laurel A.
  • 学会等名: 観測ロケットシンポジウム
• [学会発表] 太陽紫外線観測ロケット実験CLASP/CLASP2でのコンタミ管理 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鹿野良平, 石川遼子, 成影典之, 宋 東郁, 吉田正樹, 勝川行雄, 久保雅仁, 坂東貴政 (国立天文台), Amy Winebarger, David McKenzie (NASA/MSFC), Frederic Auchere (IAS), CLASP & CLASP2チーム
  • 学会等名: 第63回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 太陽観測ロケット実験CLASP2と、その紫外線偏光分光観測で捉えた太陽彩層の姿 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鹿野良平, 石川遼子, 岡本丈典, DongukSong, 吉田正樹, 浦口史寛, 都築俊宏(国立天文台), DavidE. McKenzie, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi (NASA/MSFC), Javier Trujillo Bueno (IAC),Frederic Auchere (IAS),CLASP2チーム
  • 学会等名: 「プラズマ分光計測と原子分子素過程研究の融合最前線」「原子分子データ応用フォーラムセミナー」合同研究会