| 研究課題/領域番号 |
25707011
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| 研究機関 | 国立天文台 |
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研究代表者 |
勝川 行雄 国立天文台, 太陽天体プラズマ研究部, 助教 (00399289)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 太陽物理学 / 彩層ジェット / プラズマ / 赤外線検出器 / 面分光装置 / 偏光分光観測 |
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| 研究概要 |
本研究課題では、太陽光球・彩層の観測に適した近赤外域スペクトル線の高感度偏光分光観測装置に必要な技術として、1. 高感度・高速読出可能な近赤外線カメラ、2. 偏光維持光学ファイバーを用いた面分光装置、を開発する計画である。平成２５年度はそのうち近赤外線カメラの開発に傾注した研究を実施した。高速読出に対応した赤外線検出器およびその読み出し装置として、Teledyne社のH2RG検出器とSIDECAR読出装置を最有力候補として調査し、それらが研究課題の要求を十分満足することを確認した上で入手し、常温での初期動作確認を実施した。すばる望遠鏡搭載CCDカメラの開発で実績のある国立天文台先端技術センターにて、性能評価のための実験設備の構築を開始した。平成２６年度中に近赤外線カメラを冷却して性能評価を行う予定であるが、カメラを冷却するためのデュワーの製作にも着手し、平成２６年度の早い段階で低温時の性能評価が実施できる見込みである。一方、面分光装置についても、他経費で購入した矩形コア光学ファイバーのサンプルを用いて基礎的な性能評価を実施してきた。光学特性の把握とそれに基づく矩形コア形状の最適化ができるところまで完了している。鍵となる偏光維持の実現のためには、光学ファイバーを固定する際のストレスを低減化することが必要であり、そのためには固定に使う接着剤の選定が重要な課題となることを突き止めた。固定方式を改良したサンプルの製作を平成２６年度に実施する。
並行して、彩層で発生する高速現象の分光研究を、本研究課題の開始前に行なった共同観測データをもとに実施している。「ひので」衛星でとらえられた黒点彩層のジェット現象について、温度・速度の詳細な時間発展を分光観測から明らかにし、ジェットの加速メカニズムに迫った。その成果を、共著論文２篇として出版し、国際会議での講演を行なった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成２５年度は、配算された予算のほとんどを本研究課題で最重要の赤外線カメラシステムの入手にあてた。アメリカTeledyne社から赤外線検出器H2RGとその読出装置SIDECARを購入するにあたり、アメリカ政府停止の影響をうけ輸出許可がおりるのに若干遅延が発生したが、平成２５年度中に赤外線カメラシステムの入手と常温での初期動作確認を完了することができた。国立天文台先端技術センターにおける実験設備の準備も順調に進んでおり、赤外線カメラの暗電流、線形性、ノイズなど基礎的な性能評価を平成２６年度の早い段階で開始できる見通しを立てることができた。また、面分光装置についても、平成２６年度に集中的に取り組むための準備として、矩形コアファイバーのサンプルを用いた基礎的な性能評価と課題同定が完了している。よって、近赤外域スペクトル線の高感度偏光分光観測装置に必要な技術の開発という点では、研究課題を順調に進められていると言える。
彩層で発生する高速現象の研究では、既存の分光データを用いた彩層スペクトル線輪郭の詳細な解析によって、彩層ジェットにともなう超音速の流れが見えかけてきている。平成２６ー２７年度にIRIS衛星を用いた研究へ発展させるための足がかりができている。一方、上述の開発研究に時間を要したため、当初計画で実施予定であったゼーマン・ハンレ効果に基づく偏光線輪郭解析コードHAZEL (HAnle and ZEeman Light)の検証に十分取り組むことができなかった。スペインの共同研究者とHAZELを適用できる彩層偏光分光データの提供について協議しており、平成２６年度中に着手できる見通しである。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題で開発する赤外線分光観測装置において、最重要の近赤外線カメラシステムの構築を平成２６年度前半に完了させる。そのため、カメラを冷却するデュワーの製作を年度の早い段階で完了させ、速やかに低温時のカメラ性能評価を実施する。平成２６年度以降は面分光装置の開発にウェイトを置く。これまでに同定されている課題、特に光学ファイバーにストレスを与えない固定方式について検討を行なっており、それをとりこんだ面分光装置の開発を平成２６年度中に実施する。これには平成２６年度いっぱいかかる見込みであるが、すでに他経費で購入した矩形コアファイバーのサンプルは手元にあるため、近赤外線カメラの性能評価が完了する平成２６年度後半には、実際に太陽彩層の分光観測を行うことができる。国内の太陽観測設備(国立天文台、あるいは、京都大学飛騨天文台)にある分光器を利用し、本研究課題で開発した近赤外線カメラと面分光装置が実際に太陽彩層の分光観測に使えるものであることを検証する。
既存の分光データを用いた太陽彩層における高速現象の研究については、平成２６年度中に論文としてまとめる予定である。平成２５年から観測を開始したばかりのNASA・IRIS衛星では、高空間・高時間分解能の分光観測が可能であり、彩層ジェットにともなう温度・速度の時間発展を調べることが可能である。現在、「ひので」衛星とIRIS衛星の共同観測を系統的に実施しており、そのデータを用いた研究を平成２６年度から開始する。ゼーマン・ハンレ効果に基づく偏光線輪郭解析コードHAZELについて、京都大学飛騨天文台あるいはスペインカナリア諸島太陽望遠鏡で得られた偏光分光観測データに適用することで、非線形最小二乗法による解導出の改良検討を行う。平成２６年度中にこれを実施できれば、平成２７年度に実施する観測とそのデータ解析に間に合わせることができる。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
本研究課題において、赤外線カメラシステムの入手は必要不可欠であった。要求を満たす赤外線カメラは国内メーカーからの調達が困難であり、アメリカのTeledyne社の製品が有力な候補となることを当初より見込んでいた。為替変動の影響を受けても確実に購入できるようにするため、配算された基金助成金の全額を初年度に交付することにした。Teledyne社との協議の結果、エンジニアリンググレード（サイエンスグレードよりも性能が劣る）にも関わらず本研究課題の要求を満足する製品を提供してもらえるようになったこと、及び、為替が好ましい方向であったため、赤外線カメラシステムの購入にあたり余剰が発生した。また、実験設備の整備にあたり、国立天文台先端技術センターの既存設備を一部使えることになったため、基金助成金の一部を次年度使用することにした。
平成２６年度の最重要課題は、赤外線カメラシステムの構築とともに、矩形コア光学ファイバーを用いた面分光装置を開発することである。矩形コア光学ファイバーも国内調達が難しい見込みであり、アメリカのメーカーを最有力候補として調達先の調査を行なっている。平成２６年度に確実に入手するためには、為替変動の影響を考慮して十分な予算を確保しておく必要があり、基金助成金の平成２５年度未使用分をそれにあてる予定である。予算内で実現できるファイバー素子数をメーカーと協議の上決定し、面分光装置の入手性を平成２６年度前半に確定させる。為替変動も加味して余剰が発生する場合には、赤外線カメラ測定設備の増強、あるいは分光器のための狭帯域フィルターの購入にあてる予定である。
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