南極氷床に刻みこまれた銀河系内超新星爆発と太陽活動の歴史の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01119
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 望月 優子 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 室長 (90332246)
• 研究分担者: 和田 智之 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (90261164) ; 高橋 和也 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別嘱託研究員 (70221356) ; 中井 陽一 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (30260194) ; 矢野 安重 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 客員主管研究員 (10774721) ; 加瀬 究 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 先任研究員 (70270600) ; 湯本 正樹 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (60585157) ; 丸山 真幸 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (10588304)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 装置開発 / 氷床コア / レーザー溶融 / 太陽活動

研究成果の概要

太陽活動と銀河系内超新星爆発の歴史を解明するため、世界初の「氷床コアレーザー溶融サンプリング装置」を開発した。これにより、2-3ミリの超高分解能かつ離散的な試料の自動採取が初めて可能となり、従来のレーザー蒸発法では原理的に不可能であった、天文現象の探知にも適した分子型イオンや同位体が分析可能となった。又、既有の硝酸イオン濃度データの時系列解析から、太陽活動周期としてよく知られる11年、22年、約90年の3周期を同時検出し、南極ドームふじ氷床コア中の硝酸イオン濃度が過去の太陽活動の指標となることを確立した。これは、同コアが銀河系内超新星の痕跡シグナルをも蓄積している可能性を否定してはいない。

自由記述の分野

宇宙物理学、天文学

研究成果の学術的意義や社会的意義

氷床コア中の硫酸イオン(火山噴火指標)や硝酸イオン(太陽活動指標)等のイオンや水同位体比（気温指標）について、2-3mmから4-5cmの自動試料分取が可能になったことは、氷床コア分野全般に貢献する。これまで数年をかけた-30℃の低温下での手作業による過去2000年分の1年分解能試料採取（と分析）が約30作業日と大幅に短縮できる見通しとなった。又、硝酸イオン濃度が太陽11年周期の指標と確立できたことで、新装置を用いれば、原理的に過去数十万年まで遡って太陽活動を研究できる可能性を拓いた。さらに、本課題により太陽活動と水同位体比変動との関係性を見出しているため、気候変動への今後の応用も期待できる。