木星探査機Junoと地上多点観測の連携による木星オーロラ電波と雷の物理過程の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K22371
• 研究機関: 新居浜工業高等専門学校
• 研究代表者: 今井 雅文 新居浜工業高等専門学校, 電気情報工学科, 助教 (10877260)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2022-03-31
• キーワード: 木星オーロラ電波 / 雷 / Juno / 地上電波望遠鏡 / ハッブル宇宙望遠鏡

研究実績の概要

2016年7月に米国・NASAのJuno探査機が初めて木星極周回軌道に投入され、極軌道でしか見ることができない木星オーロラや雷の新しい様相が明らかとなってきた。しかしながら、オーロラや雷のような突発的な現象は空間的にも時間的にも変動するため、従来の1地点衛星観測からでは全貌を明らかにすることは難しく、新しい視点での研究のアプローチが必要である。本研究の目的は、Juno探査機と地上望遠鏡の連携観測を駆使し、木星オーロラ電波の多地点観測からその電波源の位置や紫外オーロラの発光領域との関係を理解すること、Juno探査機で得られる木星の雷や電離層の情報とハッブル宇宙望遠鏡で観測可能な異なる高度の木星の雲との関連を解き明かすことである。
令和3年度は、申請者が観測責任者として採択された大型低周波電波望遠鏡LWAの2020年観測データを閲覧・解析できるようなシステムにアップデートし、Juno探査機で観測された木星オーロラ電波と木星雷データの解析を行った。また、最新の木星内部磁場モデルJRM33と外部磁場モデルを組み合わせたモデルを使用して、Juno探査機やガリレオ衛星のフットプリントを計算することも行った。これらの計算結果は、多地点観測で得られたデータを総合的に理解するために使用しているだけでなく、Junoミッションの科学観測計画を支援している。本年度に得られた研究成果は国内学会・国際研究会と査読付き論文にまとめて発表した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Iowa/University of California, Berkeley/Southwest Research Institute(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Iowa/University of California, Berkeley/Southwest Research Institute
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Institute of Atmospheric Physics/Charles University(チェコ)
  • 国名: チェコ
  • 外国機関名: Institute of Atmospheric Physics/Charles University
• [雑誌論文] A Comprehensive Set of Juno In Situ and Remote Sensing Observations of the Ganymede Auroral Footprint (2022)
  • 著者名/発表者名: Hue, V.、Szalay, J. R.、 Greathouse T. K.、 [and 24 others, including M. Imai]
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 49 ページ: e2021GL096994
  • DOI: 10.1029/2021GL096994
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Loss of energetic ions comprising the ring current populations of Jupiter's middle and inner magnetosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Mauk B. H.、Allegrini F.、Bagenal F.、Bolton S. J.、Clark G.、Connerney J. E. P.、Gershman D. J.、Haggerty D. K.、Hue V.、Imai M.、Kollmann P.、Kurth W. S.、Nenon Q.、Paranicas C. P.、Rymer A. M.、Smith H. T.、Sulaiman A. H.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 127 ページ: e2022JA030293
  • DOI: 10.1029/2022JA030293
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous UV Images and High‐Latitude Particle and Field Measurements During an Auroral Dawn Storm at Jupiter (2021)
  • 著者名/発表者名: Ebert R. W.、Greathouse T. K.、Clark G.、Hue V.、Allegrini F.、Bagenal F.、Bolton S. J.、Bonfond B.、Connerney J. E. P.、Gladstone G. R.、Imai M.、Kotsiaros S.、Kurth W. S.、Levin S.、Louarn P.、Mauk B. H.、McComas D. J.、Paranicas C.、Sulaiman A. H.、Szalay J. R.、Thomsen M. F.、Wilson R. J.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: e2021JA029679
  • DOI: 10.1029/2021JA029679
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] New understanding on Jupiter's lightning in the atmosphere as revealed by Juno (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Imai, W. S. Kurth, I. Kolmasova, O. Santolik, M. H. Wong, S. T. Brown, G. B. Hospodarsky, T. Guillot, H. N. Becker, S. J. Bolton, S. M. Levin
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Simultaneous UV Images and High-Latitude Particle and Field Measurements During an Auroral Dawn Storm at Jupiter (2021)
  • 著者名/発表者名: R. W. Ebert, T. K. Greathouse, G. Clark, V. Hue, F. Allegrini, F. Bagenal, S. J. Bolton, B. Bonfond, J. E. P. Connerney, G. R. Gladstone, M. Imai, Stavros Kotsiaros, W. S. Kurth, S. Levin, P. Louarn, B. H. Mauk, D. J. McComas, C. Paranicas, A. H. Sulaiman, J. R. Szalay, M. F. Thomsen, R. J. Wilson
  • 学会等名: Magnetospheres of the Outer Planets 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Loss Processes of Energetic Ring Current Ions in Jupiter's Inner and Middle Magnetosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: B. H. Mauk, F. Allegrini, F. Bagenal, S. J. Bolton, G. Clark, J. E. P. Connerney, D. J. Gershman, D. K. Haggerty, V. Hue, M. Imai, P. Kollmann, W. S. Kurth, C. P. Paranicas, A. M. Rymer, H. T. Smith, A. Sulaiman
  • 学会等名: Magnetospheres of the Outer Planets 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Planetary Radio Observation CubeSat: Current Step on Earth to Next Step on Moon (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Imai, K. Imai, N. Hirakoso, M. Nishio, T. Takada, K. Kitamura, J. Nakaya, Y. Murakami, M. Tokumitsu, M. Wakabayashi
  • 学会等名: ISAS Planetary Exploration Workshop 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Juno Waves Observations of Long Dispersion Lightning Whistlers Associated with the Io Torus (2021)
  • 著者名/発表者名: G.B. Hospodarsky, W.S. Kurth, M. Imai, I. Kolmasova, O. Santolik, J.E.P. Connerney, S.J. Bolton
  • 学会等名: American Geophysical Union (hybrid) meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A Comprehensive Set of Juno In Situ and Remote Sensing Observations of the Ganymede Auroral Footprint (2021)
  • 著者名/発表者名: V. Hue, J.R Szalay, T. Greathouse, [and 24 others, including M. Imai]
  • 学会等名: American Geophysical Union (hybrid) meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Electromagnetic Evidence of Stepwise Extension of the Jovian Lightning Channels (2021)
  • 著者名/発表者名: I. Kolmasova, O. Santolik, M. Imai, W.S. Kurth, G.B. Hospodarsky, S.J. Bolton, J.E.P. Connerney
  • 学会等名: American Geophysical Union (hybrid) meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Jupiter’s magnetic field and the generation and control of decameter radiation observed by the Juno spacecraft (2021)
  • 著者名/発表者名: Y.M. Martos, J.E.P. Connerney, M. Imai, W.M. Farrell, W.S. Kurth
  • 学会等名: American Geophysical Union (hybrid) meeting
  • 国際学会
• [学会発表] KOSEN-1 Jupiter radio observation campaign with ground-based radio telescopes (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Imai, K. Imai, N. Hirakoso, Y. Ito, T. Sugawara, S. Suzuki, M. Nishio, T. Takada, K. Kitamura, J. Nakaya, Y. Murakami, M. Tokumitsu, T. E. Clarke, C. A. Higgins, J. F. Helmboldt, KOSEN-1 team
  • 学会等名: SGEPSS Fall Meeting 2021