紫外線散乱偏光スペクトルによる太陽磁場の精密測定

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14771
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 石川 遼子 国立天文台, SOLAR-Cプロジェクト, 助教 (00709636)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 太陽物理学 / 天文 / 紫外線 / 偏光 / プラズマ・核融合

研究実績の概要

2019年4月、日米欧共同で開発を行った太陽観測ロケットCLASP2 (Chrmosphetic LAyer Spectro-Polarimeter) が打ち上がり、世界初となる電離マグネシウム線（波長：280 nm）域の詳細な偏光スペクトルの観測に成功した。そして、彩層中ー最上部の磁場情報を得られると期待される電離マグネシウム線に加え、その側にあるマンガン線（彩層底部から放射）にも顕著な円偏光が検出された。これらと、ひので衛星による光球の磁場測定を組み合わせることで、光球からコロナ直下の彩層上部までの連続した磁場情報の取得に成功した。そして、磁束管が彩層で急激に膨張し互いにひしめき合うという、これまでみなが想像するも、その観測的証拠が得られなかった彩層磁場の様子を初めて観測から明らかにした。さらに、強度スペクトルから彩層上部の熱エネルギー密度を求めたところ、彩層最上部の磁場と非常に高い相関を持つこともわかった。これは、[1]彩層加熱が磁場起因であること、さらには、[2] その加熱機構に迫る上で光球の磁場情報では不十分であり、彩層上部での磁場測定が必須であること、を明瞭に示している。これらの成果を取りまとめ、Science Advances誌に発表した。さらに、本成果がきっかけとなり、CLASP2の再飛翔計画（太陽観測ロケット実験CLASP2.1）を2021年秋に実施することとなった。
また、散乱偏光（直線偏光）と円偏光から求めた視線方向磁場の関連性にも着目して解析を進めている。磁場の強いところで直線偏光の方位角の回転が生じる傾向が見られており、ハンレ効果や磁気光学効果の発生を示唆している。これにより、円偏光からは導出できない視線垂直方向の磁場情報を得ることができると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Instituto de Astrofisica de Canarias
• [国際共同研究] NASA/MSFC(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/MSFC
• [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, G. D. Vigil, A. Winebarger, E. Alsina Ballester, 以下5名
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 ページ: 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
• [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