紫外線散乱偏光スペクトルによる太陽磁場の精密測定

• 研究課題/領域番号: 19K14771
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: 石川 遼子 国立天文台, 太陽観測科学プロジェクト, 准教授 (00709636)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2021年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 太陽物理学 / 天文 / 紫外線 / 偏光 / プラズマ・核融合

研究開始時の研究の概要

6,000度の太陽表面(光球)の上空になぜ100万度のコロナが広がっているのか？太陽表面とコロナの間には、彩層・遷移層と呼ばれる大気層が存在し、そこで起こる磁気流体現象がコロナの加熱に寄与しているのではないかと考えられている。紫外線の偏光スペクトルは、地上観測では得られない彩層上部・遷移層の磁場情報をもたらすと期待されており、その有用性の検証を目指して開発されたのが観測ロケット実験CLASP (2015年打ち上げ)、CLASP2 (2019年打ち上げ予定)である。本研究は、これらの観測ロケット実験から得られる偏光スペクトルを詳細に解析し、彩層上部・遷移層の磁場情報を世界で初めて得ることを目指す。

研究成果の概要

なぜ6千度の光球の上空に100万度のコロナが存在するのか？光球とコロナの間には、彩層と呼ばれる大気層が存在し、そこで起こる磁気流体現象が鍵を握ると考えられている。紫外線の偏光スペクトルは、地上観測では得られない彩層上部・遷移層の磁場が測定できると期待されており、その有用性の検証を目指して開発されたのが観測ロケット実験CLASP(2015年打ち上げ)、CLASP2(2019年打ち上げ)である。本研究は、CLASP2で得られた電離マグネシウム線波長域（波長280 nm）の偏光スペクトルを解析し、光球から彩層最上部へ繋がる磁力線の姿を明らかにし、紫外線偏光スペクトルの有用性を改めて実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果をもとに新たな観測ロケット実験CLASP2.1が立ち上がり、2021年秋に観測が実施された。また、次期太陽観測衛星Solar-C EUVSTの次の計画や海外の将来ミッションとして、紫外線の偏光分光観測を用いた宇宙から磁場を計測する太陽ミッションの検討が進められている。本研究成果は、これらの将来計画の検討を加速させることは明らかである。さらに、太陽フレアやコロナ質量放出など、太陽の活動現象は、我々の生活と密接な関わりを持っている。紫外線の偏光分光観測による磁場測定が定常的に実施されるようになれば、これらの活動現象の理解を大きく進展させることができる。

研究成果

• [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
• [国際共同研究] NASA/MSFC(米国)
• [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
• [国際共同研究] NASA/MSFC(米国)
• [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
• [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
  • 学会等名: IAU Symposium 360 Astronomical Polarimetry 2020 New Era of Multi-Wavelength Polarimetry
  • 国際学会
• [学会発表] CLASP2 first results: mapping of solar magnetic fields from the photosphere to the top of the chromosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryohko Ishikawa
  • 学会等名: SDO 2021 Science Workshop
  • 国際学会 / 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, 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
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [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 teams
  • 学会等名: 2020年度太陽研連・太陽スペース研究シンポジウム
  • 招待講演
• [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] Initial results from CLASP2 rocket experiment to measure magnetic fields in the solar chromosphere (2020)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Chromospheric Layer SpectroPolarimeter (CLASP2) Mission: Introduction (2020)
  • 著者名/発表者名: David E. McKenzie, Ryohko Ishikawa, Ryouhei Kano, Joten Okamoto, Laurel Rachmeler, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Ken Kobayashi, Donguk Song, Masaki Yoshida
  • 学会等名: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [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 Trujillo Bueno, 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: Solar Polarization Workshop 9
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First results of the Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter (CLASP2) (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryohko Ishikawa, David E. McKenzie, Javier Trujillo Bueno, Frederic Auchere, Ryouhei Kano, Donguk Song, Masaki Yoshida, Toshihiro Tsuzuki, Fumihiro Uraguchi, Takenori Okamoto, Laurel Rachmeler, Ken Kobayashi, CLASP2 Team
  • 学会等名: Hinode-13/IPELS 2019
  • 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
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] Observational results for the plage target (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryohko Ishikawa
  • 学会等名: CLASP2 Science Meeting
  • 国際学会
• [備考] 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
• [備考] 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/
• [備考] CLASP2 Elucidates Solar Magnetic Field
  • URL: https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2021/20210220-clasp2.html
• [備考] CLASP2 Elucidates Solar Magnetic Field
  • URL: https://hinode.nao.ac.jp/en/news/results/clasp2-publication-en-202102/
• [備考] CLASP2Webページ
  • URL: https://solarwww.mtk.nao.ac.jp/Rocket_balloon_experiments/CLASP2/index_j.html