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2018 年度 実施状況報告書

木星極軌道探査機JUNOとLWAの同時観測による木星電波放射ビーム構造の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05570
研究機関高知工業高等専門学校

研究代表者

今井 一雅  高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 教授 (20132657)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード木星電波 / 放射機構 / 地上観測 / 木星探査機 / モジュレーションレーン / 電波源の位置 / ビーム構造 / 偏波特性
研究実績の概要

2016年7月に木星に到達したNASAの木星極軌道探査機JUNOと、アメリカにある世界最高レベルの感度を持つ低周波電波望遠鏡LWAを使った木星電波観測により、木星電波の放射機構を解明する上で重要となる電波放射源の位置やそれに関連する電波放射ビーム特性を調べ、3次元的な木星電波放射ビーム構造を明らかにすることを目的としている。
本研究では、JUNOにより観測された木星電波データの解析を行い、木星電波放射が木星の磁力線に対して角度を持ち、磁力線に軸対称に放射されているとするコニカルシート状のビーム構造を支持する結果を確認することができた。また、Voyagerで発見されたRiddle Arcは、衛星イオを貫くイオ・フラックス・チューブ(IFT)から電波放射されていると考えられているが、JUNOの木星電波観測データでも確認することができ、緯度が北に高くなるほど明瞭に観測されることがわかった。
一方、LWAの観測データについては、このRiddle Arcに関連するモジュレーションレーンの傾きの測定を行った。このモジュレーションレーンの解析結果をもとに、JUNOの観測データによる最新の木星磁場モデルであるJRM09を使ってシミュレーションを行い、木星電波源の位置に対応するリードアングルを調べた。その結果、リードアングルが0度に近いことがわかり、衛星イオを貫くイオ・フラックス・チューブ(IFT)からの電波放射を示唆する結果が得られた。
以上のことから、JUNOで観測されているRiddle Arcを詳細に調べることにより、電波放射ビーム特性や3次元的な木星電波放射ビーム構造を明らかにすることが可能であることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

木星探査機JUNOは、53日で木星を周回する極軌道に入っており、順調に木星電波のデータが収集されている。当初の予定であった14日の周回軌道に入れない不具合があったものの、木星電波観測には支障がなく、さらにミッション期間が伸びたことにより多くのデータ収集が可能となり、様々な軌道における観測データとの比較が可能となっている。これらのことから、当初の目的であるJUNOとLWAの木星電波データを組み合わせることによる木星電波源の新しい角度からの探査が可能となっている。

今後の研究の推進方策

今後は、さらに多くのJUNOの観測データとLWA観測データの解析を進める。特に、LWA観測データのダイナミックスペクトラム上に見られる斜めの縞状構造のモジュレーションレーンについては、偏波情報も考慮に入れてその縞状構造の傾きを測定し、様々な木星磁場モデルをベースにコンピュータシミュレーションを行うことにより電波源の存在する磁力線の位置を特定する。また、JUNOの観測データによる最新の木星磁場モデルであるJRM09をベースに、様々な木星電波源の位置関係と3次元的なビーム構造との詳細な関係を明らかにしていく。

次年度使用額が生じた理由

2016年7月に木星に到達したNASAの木星極軌道探査機JUNOは、当初53日の軌道周期から14日の軌道に投入する予定で、ミッションの期間も1年であったが、軌道修正系のトラブルで53日の軌道周期のままで運用されている。このために、現時点でミッション期間も2021年までに延長されており、本研究に有用なデータを更に取得するための期間が必要になった。このために、新たなデータを含めた解析を行い、翌年度分として学会や国際会議での成果発表を行うための旅費として使用する計画である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] Middle Tennessee State University/Naval Research Laboratory/University of Iowa(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Middle Tennessee State University/Naval Research Laboratory/University of Iowa
  • [雑誌論文] Jupiter's Io-C and Io-B decametric emission source morphology from LWA1 data analysis2018

    • 著者名/発表者名
      K. Imai, C.A. Higgins, M. Imai, and T.E. Clarke
    • 雑誌名

      Planetary Radio Emissions VIII, edited by G. Fischer, G. Mann, M. Panchenko, and P. Zarka, Austrian Academy of Sciences Press, Vienna

      巻: none ページ: 89-101

    • DOI

      10.1553/PRE8s89

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Morphology of the Jupiter Io-D decametric radio source2018

    • 著者名/発表者名
      C. Higgins, T. E. Clarke, K. Imai, M. Imai, F. Reyes, and J. Thieman
    • 雑誌名

      Planetary Radio Emissions VIII, edited by G. Fischer, G. Mann, M. Panchenko, and P. Zarka, Austrian Academy of Sciences Press, Vienna

      巻: none ページ: 77-88

    • DOI

      10.1553/PRE8s77

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Jovian decametric emission with the Long Wavelength Array station 1 (LWA1)2018

    • 著者名/発表者名
      T. E. Clarke, C. A. Higgins, M. Imai, and K. Imai
    • 雑誌名

      Planetary Radio Emissions VIII, edited by G. Fischer, G. Mann, M. Panchenko, and P. Zarka, Austrian Academy of Sciences Press, Vienna

      巻: none ページ: 31-44

    • DOI

      10.1553/PRE8s31

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Juno-ground-radio observations support2018

    • 著者名/発表者名
      B. Cecconi 他48名(K. Imaiを含む)
    • 雑誌名

      Planetary Radio Emissions VIII, edited by G. Fischer, G. Mann, M. Panchenko, and P. Zarka, Austrian Academy of Sciences Press, Vienna

      巻: none ページ: 27-28

    • DOI

      10.1553/PRE8s27

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Frequency dependence on the beaming angle of Jupiter's decametric radio emissions based on LWA1 data analysis2018

    • 著者名/発表者名
      今井一雅、Higgins Charles、今井雅文、Clarke Tracy
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
  • [学会発表] Frequency dependence on the beaming angle of Jupiter's decametric radio emissions2018

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Imai, Charles A. Higgins, Masafumi Imai, Tracy Clarke
    • 学会等名
      Magnetospheres of the Outer Planets, Boulder, Colorado, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] C. Higgins, T.E. Clarke, K. Imai, M. Imai, F. Reyes, J. Thieman2018

    • 著者名/発表者名
      LWA1 Observations of Jupiter’s Left-Hand Polarized Decametric Emission
    • 学会等名
      Magnetospheres of the Outer Planets, Boulder, Colorado, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] CubeSat project for Jupiter's radio science2018

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Imai, Nobuto Hirakoso, Kentarou Kitamura, Taku Takada, KOSEN-Space-Renkei Group, Charles A. Higgins, James R. Thieman, NASA Radio JOVE Team
    • 学会等名
      Magnetospheres of the Outer Planets, Boulder, Colorado, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] Frequency dependence on the beaming angle of Jupiter’s decametric radio emissions2018

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Imai, Charles A. Higgins, Masafumi Imai, Tracy Clarke
    • 学会等名
      第144回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会

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公開日: 2019-12-27  

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