太陽から恒星へ：シミュレーションと観測に基づく普遍的な黒点・フレア理論の構築

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K17671
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 鳥海 森 国立天文台, 太陽天体プラズマ研究部, 特任助教 (30738290)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 太陽物理学 / プラズマ物理学 / 磁気流体力学 / 太陽黒点 / 太陽フレア

研究実績の概要

本研究課題の最終年度となる平成30年度には、初年度の観測研究、2年度目の理論研究をもとに総仕上げとなる研究を行った。
太陽における突発的な磁気エネルギー解放現象である「太陽フレア」のうち、特に強力なイベントは太陽黒点の周辺で生じやすいことが知られている。平成28年度の観測研究では、これまで6年間に生じた大型フレア全てを解析し、太陽黒点の形成過程によって4タイプに大別できることを示した。平成29年度の理論研究では、これら4タイプについて3次元の磁気流体数値シミュレーションによって再現することで、これらの黒点が形成されるには太陽内部で磁場が強くねじられたり複数の磁場が相互作用を起こす必要があることを明らかにした。
これらをもとに、平成30年度には3次元シミュレーションを発展させ、太陽表面磁場の観測データから上空の磁場構造を推定する計算手法（データ駆動型シミュレーション）の研究に取り組んだ。観測上は太陽表面の磁場しか精度良く取得できず、太陽フレアの生じる上空の磁場については推定計算に頼る必要があるが、本研究からその精度を向上させられる可能性が得られた。本研究の成果は国内学会などで報告した。
また、本研究課題で明らかになった太陽フレアの継続時間と黒点磁場構造との対応関係に関して、恒星磁場・恒星フレアの研究者と継続的に議論を行い、太陽で得られた対応関係を恒星観測データへ適用する研究構想を立てた。
さらに、本研究課題の実績が評価されたことで、フレアを生じる太陽黒点に関する総説論文の執筆依頼を受けた。本論文では歴史上の重要な観測研究や理論研究をまとめ、平成30年度中に投稿を完了した。査読ののち平成31年4月に受理され、近日中に出版の予定である。

研究成果

• [国際共同研究] Lockheed Martin Solar Astrophysics Lab/New Jersey Institute of Technology/Naval Research Laboratory(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Lockheed Martin Solar Astrophysics Lab/New Jersey Institute of Technology/Naval Research Laboratory
• [国際共同研究] Harbin Institute of Technology/Nanjing University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Harbin Institute of Technology/Nanjing University
• [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: University of Vienna
• [雑誌論文] Lifetimes and Emergence/Decay Rates of Star Spots on Solar-type Stars Estimated by Kepler Data in Comparison with Those of Sunspots (2019)
  • 著者名/発表者名: Namekata Kosuke、Maehara Hiroyuki、Notsu Yuta、Toriumi Shin、Hayakawa Hisashi、Ikuta Kai、Notsu Shota、Honda Satoshi、Nogami Daisaku、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 ページ: 187
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf471
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Revisiting Kunitomo’s Sunspot Drawings During 1835-1836 in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiyama Masashi、Hayakawa Hisashi、Iju Tomoya、Kawai Toshiki、Toriumi Shin、Otsuji Kenichi、Kondo Katsuya、Watanabe Yusaku、Nozawa Satoshi、Imada Shinsuke
  • 雑誌名: Solar Physics 巻: 294 ページ: 43
  • DOI: 10.1007/s11207-019-1429-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Great Space Weather Event during 1872 February Recorded in East Asia (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa Hisashi、Ebihara Yusuke、Willis David M.、Hattori Kentaro、Giunta Alessandra S.、Wild Matthew N.、Hayakawa Satoshi、Toriumi Shin、Mitsuma Yasuyuki、Macdonald Lee T.、Shibata Kazunari、Silverman Sam M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 862 ページ: 15
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaca40
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sunspot drawings by Japanese official astronomers in 1749-1750 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa Hisashi、Iwahashi Kiyomi、Fujiyama Masashi、Kawai Toshiki、Toriumi Shin、Hotta Hideyuki、Iijima Haruhisa、Imada Shinsuke、Tamazawa Harufumi、Shibata Kazunari
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 63
  • DOI: 10.1093/pasj/psy066
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solar Ultraviolet Bursts (2018)
  • 著者名/発表者名: Young P.R.、Tian H.、Peter H.、Rutten R.J.、Nelson C.J.、Huang Z.、Schmieder B.、Vissers G.J.M.、Toriumi S.、Rouppe van der Voort L.H.M. 、Madjarska M.S.、Danilovic S.、Berlicki A.、Chitta L.P.、Cheung M.C.M.、Madsen C.、Reardon K.P.、Katsukawa Y.、Heinzel P.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 214 ページ: 120
  • DOI: 10.1007/s11214-018-0551-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Solar-C_EUVST: Science Objectives and Collaborations (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi, T. Shimizu, S. Imada, T. Kawate, C. Quitero Noda, K. Ichimoto, H. Hara, T. Watanabe, Y. Suematsu, Y. Katsukawa, and Solar-C WG, C. Korendyke, H. Warren, T. Tarbell, S. Solanki, L. Teriaca, L. Harra, A. Fludra, F. Auchere, A. Vincenzo, A. Zhukov, et al.
  • 学会等名: 1st ASO-S International Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Solar-C_EUVST科学2：太陽フレア (2019)
  • 著者名/発表者名: 鳥海森
  • 学会等名: 太陽研究者連絡会シンポジウム「太陽研究の将来展望」
• [学会発表] Genesis and Evolution of Flare-productive Sunspots (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi
  • 学会等名: Max-Planck Princeton Center (MPPC) Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison of Coronal Field Models Using a Flux Emergence Simulation as a Ground-truth Data Set (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi、S. Takasao、S. Inoue、M.C.M. Cheung、C. Jiang
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] Flare-productive Active Regions: Data-driven Coronal Field Models and Important Parameters (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi
  • 学会等名: Flux Emergence Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Modeling of Flare-productive Active Regions (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi
  • 学会等名: The 3rd PSTEP International Symposium (PSTEP-3)
  • 国際学会
• [学会発表] Observation and Modeling of Flare-productive Active Regions (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • 国際学会
• [学会発表] 衛星観測と数値シミュレーションから探る黒点磁気リコネクション現象 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鳥海 森
  • 学会等名: 第1回天文プラズマと閉じ込めプラズマの分野連携研究会
• [学会発表] Dynamics of Flux Emergence: Combining IRIS with Other Observations, Modeling, and New Capabilities (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi
  • 学会等名: IRIS-9
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Flare-productive Active Regions: Observations, Modeling, and their Applications (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi
  • 学会等名: COSPAR 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] WHAT PHYSICAL PROCESSES DETERMINE THE GOES SXR FLARE DURATIONS? (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi, J. Reep
  • 学会等名: Hinode-12
  • 国際学会
• [学会発表] How Can We Create Flare-producing Sunspots? (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi
  • 学会等名: AAPPS-DPP 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 太陽黒点の乱対流に駆動された間欠的磁気リコネクションと加熱・ジェット噴出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鳥海森、勝川行雄、Mark C.M. Cheung
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会
• [学会発表] Modeling of GOES Soft X-ray Light Curves: Importance of Multi-threaded Nature and Various Timescales (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Toriumi, J. Reep
  • 学会等名: AGU 2018
  • 国際学会
• [備考] 鳥海森ホームページ
  • URL: http://hinode.nao.ac.jp/user/toriumi/