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太陽光球・彩層磁場観測と先進的な数値モデリングから迫る太陽フレアの発生機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21J14036
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
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関京都大学

研究代表者

山崎 大輝  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードフィラメント磁場 / 彩層磁場診断 / 観測装置開発 / 可視近赤外偏光分光観測 / 太陽フレア / 磁気流体モデリング / 磁気流体シミュレーション
研究開始時の研究の概要

太陽フレアは、太陽の外層大気であるコロナに蓄積された磁気エネルギーが突発的に解放される爆発現象である。フレアは、コロナ中の捻れた磁力線構造、フラックスロープの噴出が駆動する。ゆえに、フレア発生機構の解明には、フラックスロープの形成過程と噴出に至る不安定化メカニズムを理解することが重要となる。本研究では、フラックスロープに支えられた低温高密プラズマ雲、フィラメント磁場のダイナミクスを直接観測から診断し、その力学非平衡化過程を世界で初めて観測的に明らかにする。さらに、3次元コロナ磁場の数値モデリングを行い、観測フィラメント磁場との比較および、磁気流体不安定評価も行う。

研究実績の概要

太陽フレアは、太陽の外層大気であるコロナに蓄積された大量の磁気自由エネルギーが約30分で突発的に解放される爆発現象である。太陽フレアは、コロナ中の 捻れた磁力線構造であるフラックスロープの噴出が駆動することが明らかになっている。ゆえに、フレア発生機構の解明には、フラックスロープの形成過程と噴 出に至る不安定化メカニズムを理解することが重要となる。
本研究は、太陽フレアの発生機構の解明を目的とし、数値的及び観測的なアプローチから研究を遂行した。前者については太陽フレアに関わるフラックスロープの加速メカニズムについて定量的な調査を行った。その結果、先行研究で加速メカニズムの候補とされてきた磁気流体不安定性の寄与を検証しただけでなく、磁気リコネクションに伴う局所的な磁気圧及び磁気張力の増大によるフラックスロープ加速モデルを提案した。また、後者については前年度までに開発を進めてきた京都大学飛騨天文台のドームレス太陽望遠鏡近赤外偏光分光観測装置を用いた光球と彩層に感度をもつ近赤外戦領域の複数のスペクトルの同時観測を行った。解析の結果、フラックスロープの磁力線構造を決定する磁場強度と磁場配位について異なる複数の高度の磁場情報の同時診断から観測的に制限を加えることに成功した。両者とも研究成果は、複数の国内外の研究会にて報告を行っただけでなく査読論文として受理された。また、以上の内容をまとめて博士学位論文とし、学位審査に通過した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] New Jersey Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Unified Relationship between Cold Plasma Ejections and Flare Energies Ranging from Solar Microflares to Giant Stellar Flares2023

    • 著者名/発表者名
      Kotani, Yuji; Shibata, Kazunari; Ishii, Takako T. ; Yamasaki, Daiki ; Otsuji, Kenichi ; Ichimoto, Kiyoshi ; Asai, Ayumi
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 943 号: 2 ページ: 143-143

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acac76

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic Field of Solar Dark Filaments Obtained from He I 10830 A Spectro-polarimetric Observation2023

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Daiki、Huang Yuwei、Hashimoto Yuki、 Denis P. Cabezas、 Kawate Tomoko、UeNo Satoru、Ichimoto Kiyoshi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Inductively Coupled Plasma System for Investigating Spectropolarimetric Responses of Solar Plasmas to Anisotropic Fields2023

    • 著者名/発表者名
      Kawate, T., Nakano, H., Huang, Y., Yamasaki, D., Ichimoto, K., Goto, M., UeNo, S., Kimura, G., Simons, J., J., Kawamoto, Y.
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research: Rapid Communications

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties of small flares in the quiet Sun observed by Hα and EUV: plasma motion of the chromosphere and time evolution of temperature / emission measure2023

    • 著者名/発表者名
      Kotani Yuji、Ishii T. Takako、Yamasaki Daiki、Otsuji Kenichi、Ichimoto Kiyoshi、Asai Ayumi、Shibata Kazunari
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Data-constrained Magnetohydrodynamic Simulation of the X1.0 Solar Flare of 2021 October 282022

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Daiki、Inoue Satoshi、Bamba Yumi、Lee Jeongwoo、Wang Haimin
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 940 号: 2 ページ: 119-119

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac9df4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Polarization calibration of the Tandem Etalon Magnetograph of the Solar Magnetic Activity Research Telescope at Hida Observatory2022

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Daiki、Nagata Shin’ichi、Ichimoto Kiyoshi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 6 ページ: 1344-1355

    • DOI

      10.1093/pasj/psac072

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 飛騨天文台DST垂直分光器を用いたHe I 10830 A偏光分光空間スキャン観測によるダークフィラメント磁場診断2023

    • 著者名/発表者名
      山崎大輝, 黄于蔚, 橋本裕希, Cabezas Denis, 川手朋子, 上野悟, 一本潔
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Observational and Numerical Studies of Solar Coronal Magnetic Field2023

    • 著者名/発表者名
      山崎大輝
    • 学会等名
      太陽研究者連絡会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新赤外線カメラの性能評価と比較2023

    • 著者名/発表者名
      山崎大輝, 黄于蔚, 橋本裕希, 松田有輝, 白戸春日, Cabezas Denis, 永田伸一, 上野悟, 一本潔
    • 学会等名
      飛騨天文台ユーザーズミーティング
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of the magnetic field structure of dark filaments by using a spectro- polarimetric observation with He I 1083 nm2022

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Daiki, Huang Yuwei, Cabezas P. Denis, UeNo, Satoru, Kawate Tomoko, Ichimoto Kiyoshi
    • 学会等名
      Solar Polarization Workshop 10
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 飛騨天文台 DST 搭載の赤外カメラ評価と垂直分光器を用いた He I 10830 Aによるダークフィラメントの偏光観測2022

    • 著者名/発表者名
      山崎大輝, 一本潔, 黄于蔚, 橋本裕希, 松田有輝, 白戸春日, Cabezas Denis, 上野悟, 永田伸一
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 活動領域 NOAA12887 におけるフィラメント噴出を伴う X1.0 フレアのデータ拘束型磁気流体シミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      山崎大輝, 井上諭, Wang Haimin
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A Data-based Magnetohydrodynamic Simulation of the X1.0 Solar Flare of 2021 October 282022

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Daiki, Inoue Satoshi, Wang Haimin
    • 学会等名
      Plasma Explosions in the Universe
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Data-based Magnetohydrodynamic Simulation of the X1.0 Solar Flare of 2021 October 282022

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Daiki, Inoue Satoshi, Wang Haimin
    • 学会等名
      COSPAR
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Data-based Magnetohydrodynamic Simulation of the X1.0 Solar Flare of 2021 October 282022

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Daiki, Inoue Satoshi, Wang Haimin
    • 学会等名
      JpGU
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 飛騨天文台SMART/T4の偏光特性の日中変化2022

    • 著者名/発表者名
      山崎 大輝, 永田 伸一, 一本 潔
    • 学会等名
      太陽研究者連絡会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 地上望遠鏡を用いた、彩層磁場の高精度・高時間分解観測2021

    • 著者名/発表者名
      山崎 大輝
    • 学会等名
      Solar-X検討セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Onset Mechanism of the Successive M-class Solar Flares in the Solar Active Region 12673 Based on a Nonlinear Force-Free Modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki, D., Inoue, S., Ishii, T., T., Asai, A., Nagata, S., Ichimoto, K.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Investigation on the Evolution of the Nonpotential Magnetic Field and the Onset Mechanism of the Successive M-class Solar Flares in the Active Region NOAA 12673 Based on a Nonlinear Force-Free Modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki, D., Inoue, S., Kusano, K., Ishii, T., T., Asai, A., Nagata, S., Ichimoto, K.
    • 学会等名
      AGU Fall meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 飛騨天文台ドームレス太陽望遠鏡偏光分光観測装置搭載の近赤外カメラ精度評価2021

    • 著者名/発表者名
      山崎 大輝, 一本 潔, 黄 于蔚, Cabezas Denis, 上野 悟, 永田 伸一, 川手 朋子
    • 学会等名
      日本天文学会2021年秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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