非線形拡散過程を考慮した銀河宇宙線太陽変調モデルの構築とその汎用化

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K03956
• 研究機関: 茨城工業高等専門学校
• 研究代表者: 三宅 晶子 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 准教授 (00613027)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 銀河宇宙線 / 太陽風 / 磁気乱流 / シミュレーション

研究実績の概要

太陽風速度の緯度依存性と非線形拡散過程を考慮した太陽圏内銀河宇宙線伝播モデルの開発において、AMS-02やCALETによる最新の観測結果との比較検討と、本太陽変調モデルの検証に有用なCALETによる低エネルギー粒子観測のデータ解析が進んだ。AMS-02の観測した2019年10月までの陽子強度および2021年11月までの電子強度、CALETの観測した2022年4月までの陽子・電子計数率との比較の結果、本太陽変調モデルは太陽活動減退期における宇宙線強度変動を概ね再現できるが、太陽活動増進期は観測よりも早いペースで強度低下し、ヒステリシス構造の再現性が低くなることが明らかになった。この結果はこれまで予想されていた太陽活動減退期・増進期で異なるカレントシート構造の違いのみでは太陽変調22年周期変動のヒステリシス構造を説明できないことを意味している。一方でSolar Orbiterにより内部太陽圏の乱流磁場観測が進み、乱流磁場成分の動径方向依存性に異方性があることが明らかになってきた。この効果も含めて現行の太陽変調モデルにはまだ改良の余地があり、今後も引き続きモデルの改良を継続し、太陽活動全期間の観測が再現可能な太陽変調モデルの構築を進める。なお、太陽活動減退期にあたる2015年10月から2021年5月までのCALETによる低エネルギー粒子観測結果はPhysical Review Lettersにて成果報告した。ドリフト効果を考慮した太陽変調モデルによる再現にも成功し、ドリフト効果が太陽変調現象に大きな役割を果たしていることを示す定量的な証拠が得られた。
その他、宇宙線エネルギースペクトルの汎用関数パラメータを公開するためのデモサイトの制作が完了した。汎用関数パラメータリストは、本研究成果を論文として報告し次第、データ公開サイトにて公開する。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/GSFC/Washington University/University of Maryland(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/GSFC/Washington University/University of Maryland
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] INFN/University of Pisa/University of Padova(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: INFN/University of Pisa/University of Padova
  • 他の機関数: 3
• [雑誌論文] Charge-Sign Dependent Cosmic-Ray Modulation Observed with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station (2023)
  • 著者名/発表者名: Adriani O., Akaike Y., ..., Miyake S., ..., Munakata K. et al. (CALET Collaboration)
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 130 ページ: 211001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.130.211001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cosmic-Ray Modulation during Solar Cycles 24-25 Transition Observed with CALET on the International Space Station (2023)
  • 著者名/発表者名: Shoko Miyake, Kazuoki Munakata and Yosui Akaike for the CALET collaboration
  • 雑誌名: Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference - PoS(ICRC 2023) 巻: - ページ: 1253
  • DOI: 10.22323/1.444.1253
  • 国際共著
• [学会発表] Cosmic-Ray Modulation during Solar Cycles 24-25 Transition Observed with CALET on the International Space Station (2023)
  • 著者名/発表者名: Shoko Miyake, Kazuoki Munakata, Yosui Akaike, for the CALET Collaboration
  • 学会等名: 38th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2023)
  • 国際学会
• [学会発表] 太陽圏内における宇宙線伝播を探る－最新観測結果とその解釈－ (2023)
  • 著者名/発表者名: 三宅晶子, 宗像一起, 赤池陽水, 鳥居祥二, 他 CALETチーム
  • 学会等名: 「宇宙線で繋ぐ文明・地球環境・太陽系・銀河 2023」研究会
  • 招待講演
• [学会発表] CALETの観測結果を用いた第24-25期太陽活動 遷移期間における太陽変調の理論的検証 (2023)
  • 著者名/発表者名: 三宅晶子, 宗像一起, 片岡龍峰, 加藤千尋, 鳥居祥二, 中平 聡志, 寺澤敏夫, 赤池陽水, 小林兼好, 他 CALETチーム
  • 学会等名: 日本物理学会第78回年次大会
• [学会発表] Modeling the solar modulation of galactic cosmic rays based on the latest observation results by CALET on the International Space Station (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Miyake, K. Munakata, Y. Akaike, for the CALET Collaboration
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] ［プレスリリース］研究成果発表（三宅 晶子 電気・電子系 准教授）
  • URL: https://www.ibaraki-ct.ac.jp/info/archives/65791