SUVIT彩層磁場測定精度とサイエンス	
スペース太陽物理学の将来展望	  2014月21日 JAXA宇宙科学研究所	  阿南徹1、永田伸一1、勝川行雄2、石川遼子2、	  久保雅仁2、一本潔1、花岡庸一郎2 	
1:	  京都大学	  2:国立天文台	

目的	
• 「既存のインバージョン手法で、Solar-­‐C/SUVITは、どのくらいの精度で、彩層の磁場を測定できるのか」を提示する	  • 代表的なサイエンスターゲットについてどのような磁場測定が可能か紹介する	  • SUVITを使ったサイエンスの検討に利用してもらう	  V/IMAX(%)	
U/IMAX(%)	 Q/IMAX(%)	 I	  /	  IMAX	  (%)	彩層磁場の測定	
100	

Intensity	

50	
0	0.5	0.0	−0.5	

偏光スペクトルから磁場などの物理量を導出（インバージョン）	  散乱偏光	   	  	  	  ：輻射場	  ハンレ効果 	  	  	  ：磁場	  ゼーマン効果 ：視線垂直磁場	  0.5	0.0	−0.5	ゼーマン効果 ：視線方向磁場	  1.0	
0.0	

偏光測定誤差（N/S）〜2	  ×	  10−3	  −1.0	
10046	 10048	 10050	
波長（Å）	＊SUVITの観測するスペクトル線と違います	  手法	HAZEL	  スペクトル線	
He	  I	  10830Å	大気モデル	
スラブ	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	
NICOLE	  任意	スラブ	Ca	  II	  8542Å	３次元大気	  (Asensio	  Ramos	  et	  al.	  2008)	

(Socas-­‐Navarro	  et	  al.	  2014)	  ＊ハンレ効果は無し	

スラブ大気モデル	  彩層	• 視線方向に物理量の変化無し	  • 太陽面からの高さと	  光学的厚さがパラメータ	  光球	ほぼ同じ誤差	

SUVITが観測するスペクトル線を用いた	  彩層磁場測定手法	

手法	
HAZEL	  スペクトル線	
He	  I	  10830Å	大気モデル	
スラブ	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	
NICOLE	  任意	スラブ	Ca	  II	  8542Å	

３次元大気	  (Asensio	  Ramos	  et	  al.	  2008)	

(Socas-­‐Navarro	  et	  al.	  2014)	  ＊ハンレ効果は無し	

スラブ大気モデル	  彩層	• 視線方向に物理量の変化無し	  • 太陽面からの高さと	  光学的厚さがパラメータ	  光球	ほぼ同じ誤差	

SUVITが観測するスペクトル線を用いた	  彩層磁場測定手法	

スラブ大気モデル	
• 理想は物理量分布のある３次元大気モデルだが、、	  • He	  I	  10830Å	  – 「彩層上層にあるスラブ」モデルでOK	  <=	   	  コロナからのUV放射による励起が必要	  	   	  中性でいられる温度	  • Ca	  II	  8542Å	  – リムの現象ならスラブモデルOK	  • プロミネンス、リムスピキュールなど視線方向の重なりが無く光学的に薄い現象	  – それ以外は理想的な大気モデル	

スラブモデルを適用できる条件でインバージョン誤差を導出	  磁場測定誤差	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	
Ca	  II	  8542Å	  リム	  スラブ大気	  偏光測定精度	  N/S	  =	  10−4	  1000	

磁場（G）	

視線方向の磁場（G）	
1000	

100	

100	

10	10	1	0.1	
0.1	 1	 10	 100	1000	

1	0.1	
0.1	 1	 10	 100	
1000	

視線に垂直な磁場（G）	
1000	

磁場の方位角（度）	
180	

100	

90	

10	

0	−90	
1	0.1	
−180	0.1	 1	 10	 100	
1000	
−180	−90	 0	 90	 180	
横軸：答え

縦軸：インバージョン結果	

磁場測定誤差	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	
100	
10	

視線方向の磁場（G）	
1000	
誤差	

誤差	

1000	

1	0.1	
0.1	 1	 10	 100	
1000	

100	
10	1	0.1	
0.1	 1	 10	 100	
1000	

100	
10	1	0.1	0.1	 1	 10	 100	1000	

磁場の方位角（度）	
サンプル数	

視線に垂直な磁場（G）	
1000	
誤差	

Ca	  II	  8542Å	  リム	  スラブ大気	  偏光測定精度	  	  1	  ×	  10−3	  	  5	  ×	  10−4	  	  1	  ×	  10−4	  磁場（G）	

−180	
−90	 0	 90	 180	誤差	
左上下、右上の横軸：答え	

磁場測定誤差	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	
100	
10	

視線方向の磁場（G）	
1000	
誤差	

誤差	

1000	

1	
0.1	
0.1	 1	 10	 100	
1000	

100	
10	1	
0.1	
0.1	 1	 10	 100	
1000	

100	
10	1	
0.1	
0.1	 1	 10	 100	1000	

磁場の方位角（度）	
サンプル数	

視線に垂直な磁場（G）	
1000	
誤差	

He	  I	  10830Å	  リム	  スラブ大気	  偏光測定精度	  	  1	  ×	  10−3	  	  5	  ×	  10−4	  	  1	  ×	  10−4	  磁場（G）	

−180	−90	 0	 90	 180	誤差	
左上下、右上の横軸：答え	

磁場測定誤差	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	
100	
10	

視線方向の磁場（G）	
1000	
誤差	

誤差	

1000	

1	0.1	
0.1	 1	 10	 100	
1000	

100	
10	
1	0.1	
0.1	 1	 10	 100	
1000	

100	
10	1	
0.1	
0.1	 1	 10	 100	1000	

磁場の方位角（度）	
サンプル数	

視線に垂直な磁場（G）	
1000	
誤差	

He	  I	  10830Å	  太陽面中心	  スラブ大気	  偏光測定精度	  	  1	  ×	  10−3	  	  5	  ×	  10−4	  	  1	  ×	  10−4	  磁場（G）	

−180	−90	 0	 90	 180	誤差	
左上下、右上の横軸：答え	サイエンスと彩層磁場測定	  活動領域 ベクトル磁場マップ時間変化	
空間分解能：0.1秒角	  スキャン時間〜６０分	  He	  I	  10830Å	  太陽面中心	  =>	  偏光測定精度：3	  ×	  10−3	  	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	  磁場強度〜500G	  	  垂直磁場の誤差〜50G	  水平磁場の誤差〜100G	  磁場方位角の誤差〜25°	  （＊１８０°、９０°不定性あり）	  ＊インバージョン手法にも依存する	

Hα observed	  by	  SST	van	  der	  Voort	  et	  al.	  2013	
このようなムービーはとれません	サイエンスと彩層磁場測定	  静穏領域 ベクトル磁場マップ時間変化	
空間分解能：0.1秒角	  スキャン時間〜６０分	  He	  I	  10830Å	  太陽面中心	  =>	  偏光測定精度：1	  ×	  10−4	  	  López	  Ariste	  &	  Casini	  2002	  磁場強度〜50G	  	  垂直磁場の誤差〜7	  G	  水平磁場の誤差〜30	  G	  磁場方位角の誤差〜25°	  （＊１８０°、９０°不定性あり）	  ＊インバージョン手法にも依存する	

Ca	  II	  8542Å observed	  by	  DST/IBIS	Cauzzi	  et	  al.	  2013	
このようなムービーはとれません	面分光	   サイエンスと彩層磁場測定	  固定観測	

スピキュールの磁場測定	

スローモード	  磁場強度の変化として測定	  磁場強度の誤差〜7°	

ねじれアルフベン波	  太陽面を観測	  磁場方位角の変化として観測	  磁場方位角の誤差〜25°	  反平行リコネクション	  太陽面上を観測	  視線方向磁場の符号で判定	  磁場強度>1０GあればOK	部分リコネクション	  アルフベン波	  リムを観測	  磁場方位角の誤差〜25°	

• 要求空間分解能：0.1秒角 <=スピキュールの幅（数100km）	  • 要求時間分解能：10秒<=スピキュールの寿命（50秒	  –	  10分）	  =>	  偏光測定精度：	  104（He	  I	  10830Å、太陽面）、3×103（Ca	  II	  8542Å、リム）	  スリット	  サイエンスと彩層磁場測定	  固定観測	
空間分解能：0.1秒角	  時間分解能：10	  秒	  波		  太陽面で観測し、水平磁場強度	  の変化（±10G）として計測	  He	  I	  10830Å、太陽面中心	  =>	  偏光測定精度：1	  ×	  10−4	  ⇒ 水平磁場の誤差〜20G	  	  リムを観測し、磁場の方位角の	  変化（±	  6°）、水平磁場強度の	  変化（±10G）として計測	  Ca	  II	  8542Å、リム	  ⇒ 偏光測定精度：3	  ×	  10−3	  ⇒ 磁場方位角の誤差〜25°	  ⇒ 水平磁場の誤差〜10	  G	  磁束管に沿った、磁場、速度のベクトルの計測	
100G	
B	VA	  10-­‐100	  km/s	δB = (δv VA )B
δB	

≈ 1− 10[G]δv	
10km/s	

継続時間200-­‐300sを分解して計測	

ぎりぎり	

彩層ジェットのリコネクションポイント	  （阿南の意見）	
Hα	  −	  1.1Å	Hα	  −	  0.8Å	Hα	  −	  0.5Å	Hα	  −	  0.2Å	Hα	  −	  0.0Å	

エラーマンボム	

Watanabe	  et	  al.	  2011	

HINODE/SOT	  広帯域フィルター Ca	  II	  H	

• エラーマンボムはHαの端で観測できる	  • 彩層ジェットのリコネクションはCa	  II	  H	  の端で観測される	  （Morita	  et	  al.	  2008）	  彩層アネモネジェット(Shibata	  et	  al.	  2007)	

スペクトル線形成層の比較	
光球からの	  高さ（km）	 Hα6563Å	2000	

CaII	  8542Å	  (Solar-­‐C)	

HeI	  10830Å	  (Solar-­‐C)	

Watanabe	  et	  al.	  2011	

1500	
Kitai	  1983	

1000	
500	
0	波長	

波長	波長	

• 彩層底部、温度最低層の磁場を精度よく測る必要があるのではないか？	

スペクトル線候補	

HeI	Hα	(	  	  	  	  )	  彩層リコネクションの磁場構造を測定	  MgII	  k	CaII	  K	するためには、Na	  I	  D線フィルター観測	  CaH	の仕様の検討とその磁場測定能力が重要	
CaII	  IR	D1	6303	

imaging	Spectro-­‐polarimetry	

17	

まとめ	
• HAZELとLópez	  Ariste	  &	  Casini	  2002のインバージョン手法で、SOLAR-­‐C/SUVITは、どのくらいの精度で、彩層の磁場を測定できるのか、示した 	   	  注）スラブ大気モデル	  • SUVITを使ったサイエンスの検討に利用してもらいたい！	  
– 彩層磁場測定を使った面白いサイエンスの検討	  – 空間・時間分解能、視野を教えてくだされば、磁場測定誤差をお知らせします。	  
• NICOLE（Socas-­‐Navarro	  et	  al.	  2014）など３次元の複雑な大気構造に対応できるインバージョン手法も開発されつつある（未検討）	  • 課題	  – 散乱偏光を決める輻射場の非等方性	  – 彩層大気の活動によるスペクトル線形成層の変動	  – ３次元大気	  ご清聴ありがとうございました