解説1

JAXA/国立天文文台（アルファベット順順）

太陽風の源を「ひので」により初めて同定
太陽風の加速機構に迫る

坂尾太郎

宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究本部
宇宙科学共通基礎研究系・准教授
宇宙科学共通基礎研究系
准教授

論文タイトル ： 太陽活動領域の端からの絶え間ないプラズマ流出と太陽風の発生源
著者： 坂尾太郎、鹿野良平、成影典之、古徳純一、坂東貴政、DeLuca, E. E.、Lundquist, L. L.、
常田佐久 Harra L.
常田佐久、Harra,L K.、勝川行雄、久保雅仁、原弘久、松崎恵K 勝川行雄 久保雅仁 原弘久 松崎恵一、下条圭美、下条圭美
Bookbinder, J. A.、Golub, L.、Korreck, K. E.、Su, Y.、柴崎清登、清水敏文、中谷一郎
Science 2007年12月7日号

p. 1

解説1
p. 2

発表要旨
• コロナホールに隣接した太陽活動領域の端から、高温のガスが絶えずコロナ上空に流れ出ているのが、「ひので」X線望遠鏡による観測で発見された。
• 流れ出ているガスは、太陽風による質量放出率の約1/4にも達する。この観測は太陽風の流れ出る源をとらえたものと考えられる。
• 太陽系を満たし、地球周辺の宇宙環境や日常生活に太陽系を満たし 地球周辺の宇宙環境や日常生活にまで大きな影響を与える太陽風の理解が大きく進むと期待される。
期待される• 今回の発見は、「ひので」X線望遠鏡のもつ幅広い温度感度と連続撮影性能によ て もたらされた感度と連続撮影性能によって、もたらされた。

解説1
p. 3

太陽風と地球、太陽系
太陽風は、地球とその周辺の宇宙空間 さらに太陽系全体にさまざま空間、さらに太陽系全体にさまざまな影響を及ぼしています。

太陽

地球

NASA

地球磁気圏

ハッブル望遠鏡がとらえた木星のオーロラ。太陽風粒子が木星
オ
太陽 粒 が木星の北極・南極に降り込むことで発生します。

地球は、太陽系を満たす太陽風の流れの中に浮かんでいます。通信をはじめ人類活動の多くが人工衛星に依存するようになってきた今日、太陽風の活動は フレアやCME（コロナ質量太陽風の活動は、フレアやCME（コロナ質量放出現象）とならび、私たちの日常生活にまで影響を与えうるようになっています。

解説1
p. 4

太陽風
太陽系を満たす超音速の粒子の流れ。
太陽系を満たす超音速の粒子の流れ。
太陽表面から流れ出したのち、超音速に加速。
２種類の太陽風(1) 低速太陽風
地球周辺での速さが秒速約300km(2) 高速太陽風
秒速約800km。
主に太陽の南北両極域のコロナホールから吹き出していると考えられている。

www.MrEclipsse.com

太陽風とは高速太陽風(中・高緯度より）
低速太陽風(低緯度より）

発見の歴史
1950年代に彗星の尾の観測からその存在が予測される。
人工衛星による観測（マリナー2号; 1963年）で確認。

ユリシーズ衛星による観測
ユリシ
ズ衛星による観測（太陽活動極小期）(http://solarscience.msfc.nasa.gov/SolarWind.shtmlより)

解説1
p. 5

用語説明
X線で太陽を撮影すると、太陽の高温大気X線で太陽を撮影すると太陽の高温大気（100万度以上）であるコロナを観測できます。

JAXA/国立立天文台（アルファベベット順）

活動領域
黒点など磁場の強い場所の上空にある、X線で明るく光るコロナの領域を指します。
を指しますコロナホール
コロナ中の暗く穴のあいたように見える領域。コロナホールから出発した磁力線は、太陽表面に戻って来ずに惑星間空間へと伸び出していると考えられています。
「ひので」X線望遠鏡による太陽X線像」 線 遠鏡太陽 線像（http://hinode.nao.ac.jp/news/070527DataOpen_XRT/より）

解説1
p. 6

太陽風の謎
• 太陽表面のどこから出ているのか？
太陽表面 ど から出る か‐ 太陽風が宇宙空間に吹き出していることは明らかなのですが、流れ出す場所がピンポイントでどこなのか、わかっていません。
‐ 太陽風が流れ出ているところを画像でとらえた観測はありません。

• どこでどのようにして超音速に加速されるのか？
‐ 太陽風は秒速数百kmの超音速のプラズマ粒子の流れですが、太陽表面を出発した太陽風粒子の加速されるメカニズムは謎のままです。
ままです‐ どこから流れ出ているのかすらよくわかっていないので、有力な手がかりに乏しいのです。
手がかりに乏しいのです

解説1
p. 7

観測領域
「ひので」のX線望遠鏡で、コロナホールに隣り合った活動領域（黒点上空の、X線で明るい領域； NOAA AR 10942）を2007年2月2010942）を2007年2月20-22日の3日間にわたって観測しま22日の3日間にわたって観測しました。活動領域の端にある、白い円で示した場所（太陽表面に小さな黒点群があります）から上方向や左方向に放射状に、筋状の磁力線構造が見られます。これらの磁力線はコロナの上空に伸び出しています。
筋状の磁力線
10万km

JAXA/国立天文文台（アルファベット順順）

コロナホール

活動領域

全体図

観測領域

解説1

X線画像ムービー

p. 8

筋状の磁力線に沿って、X線を放射する100万度のプラズマが、放射する100万度のプラズマが秒速140km前後の速さで絶えず流れ出ているのが発見されました。
ました

JAXA/国立天文台（（アルファベット順）

太陽風が惑星間空間に放出する質量放出率の約1/4を、この領域から流出しているプラズマ粒子だけでまかなえます。
ムービーで表示している期間
は約6時間ですが この上昇流は約6時間ですが、この上昇流は3日間の観測期間中、常に見られました。
約6時間の観測ムービー

解説1

JAXA
A/国立天文台（アルルファベット順）

X線画像ムービー（流出域の拡大像）
筋状の磁力線に沿って、X線を放射する100万度のプラズマが、放射する100万度のプラズマが秒速140km前後の速さで絶えず流れ出ているのが発見されました。
ました

地球球の大ききさ太陽風が惑星間空間に放出する質量放出率の約1/4を、この領域から流出しているプラズマ粒子だけでまかなえます。
ムービーで表示している期間は約6時間ですが この上昇流は約6時間ですが、この上昇流は3日間の観測期間中、常に見られました。
約6時間の観測ムービー

p. 9

p. 10

時間（単位：千千秒）

南北
北方向（単位：秒角）

プラズマ流の速さ

解説1

東西方向（単位：秒角）
JAXA/国立天文台（アルファベット順）

ｽﾘｯﾄに沿った距離（単位：千km）ﾘ
距

A図の中に示した白いスリットに沿ったX線の輝度分布を各画像（時間順）ごとに縦方向に積み上げたのがB図です（ただしA図とは左右が反転）。A図でスリット上を右から左に伝わっていくプラズマは、B図で右斜め上方向に進むパターンとしてあらわれます。このパターンの
ラ、 図
斜方
あ わす。
傾き角度から、プラズマの流れていく速さ（視線方向に垂直な面内での）が求まります。また、同じく「ひので」に搭載された極端紫外線撮像分光装置（EIS）による観測でも、視線方向のドップラー速度として、秒速約50kmの上昇速度が検出されました。

プラズマ流の速さ解説1p. 11

時間（単位：千千秒）

時間時
時間
間

南北
北方向（単位：秒角）

スリット解析の説明図

東西方向（単位：秒角）

斜めのパターンとして見える
JAXA/国立天文台（アルファベット順）

ｽﾘｯﾄに沿った距離（単位：千km）
ﾘ距

A図の中に示した白いスリットに沿ったX線の輝度分布を各画像（時間順）ごとに縦方向に積み上げたのがB図です（ただしA図とは左右が反転）。A図でスリット上を右から左に伝わっていくプラズマは、B図で右斜め上方向に進むパターンとしてあらわれます。このパターンの
ラ、 図
斜方
あ わす。
傾き角度から、プラズマの流れていく速さ（視線方向に垂直な面内での）が求まります。また、移動方向
同じく「ひので」に搭載された極端紫外線撮像分光装置（EIS）による観測でも、視線方向のドップラー速度として、秒速約50kmの上昇速度が検出されました。

解説1

流れ出しているプラズマガスの量

JAX
XA/国立天文台（アアルファベット順）

流 域
流出域

X線画像温度画像

「ひので」X線望遠鏡による温度解析から、流出しているプラズマは温度約110万度、密度3.2×109 cm-3
流出域の面積3.7×1018 cm2、流出速度の代表値として140 km s-1をとると、流出ガスの平均質量放出率は2.8×1011 g s-1
 これは太陽風による質量放出レートの約1/4にあたる。

p. 12

解説1

JAXA/国
国立天文台（アルフファベット順）

惑星間空間 伸び出す磁力線
惑星間空間へ伸び出す磁力線

右の図は、太陽表面の磁場分布から、磁力線の大規模構造を計算した結果です。
黄色の線は、惑星間空間への伸び出している開いた磁力線、青の線は太陽表面に戻ってくる閉じた磁力線を表わします。活動領域の端からのプラズマ上昇流は、白の矢印で示した領域で発生していますが、ここからの磁力線は惑星間空間 と白の矢印で示した領域で発生していますが、ここからの磁力線は惑星間空間へとつながっている、つまり、プラズマ上昇流は磁力線に沿って太陽風として太陽系空間へと放出されうることを示しています。

p. 13

解説1

まとめ
• 「ひので」X線望遠鏡による観測から、コロナホールと活動領域の境界部から 惑星間空間へと開いたと活動領域の境界部から、惑星間空間へと開いた磁力線に沿って定常的にコロナガスが流れ出ているのが発見されました。
るのが発見されました（なお、流源の特徴から、低速太陽風の源と思われます ）ます。）• コロナからの太陽風の流れ出しを初めてとらえたもので、今後、太陽風の加速メカニズムの解明も進展
今後 太陽加速 カ ズム 解明も進展することが期待されます。
• また、地球周辺の宇宙空間にも大きく影響をおよぼす太陽風を理解することで、宇宙天気予報活動の進展にも貢献できます。

p. 14

解説1

「ひので」による太陽風研究の進展ひので」による太陽風研究の進展

p. 15

本研究に関連し、太陽極域のコロナホールにおいて、これまで考えられていたよりもはるかに頻繁にX線ジェットの発生していることがサーテン（NASA）らによって発見されました。
この研究もサイエンス特集号に掲載されています（下記参照）。さらに常田（国立天文台）
らによる研究で、今まで磁場が弱いと考えられてきた極域コロナホール中に、1000ガウスを超える強い磁場がパッチ状に存在することがわかってきました 高速太陽風が極域のを超える強い磁場がパッチ状に存在することがわかってきました。高速太陽風が極域のコロナホールから発生していることから、これらX線ジェットや極域の強磁場と高速太陽風の関連も注目されています。

JAX
XA/国立天文台（アルルファベット順）/NA
ASA/SAO

論文タイトル ： 太陽X線ジェット中に存在するアルベン波の証拠
著者： Cirtain, J.、Golub, L.、Lundquist, L.、van Ballegooijen, A.、Savcheva, A.、下条圭美、
柴田一成、DeLuca, E.、常田佐久、坂尾太郎、Reeves, K.、Weber, M.、鹿野良平、成影典之、
柴崎清登
Science 2007年12月7日号

太陽極域のコロナホールで発生するX線ジェット（図中に矢印で表示）

解説1
p. 16

補足説明

解説1
p. 17

JAXA/国立天文台台（アルファベット順順）

Ｘ線で見る太陽「ひので」X線望遠鏡による太陽X線像（ http://hinode.nao.ac.jp/news/061220Press/#xrt_ffiより）

解説1

低速太陽風の流出源に いて低速太陽風の流出源について
小島（名古屋大学）らのグループによる地上からのIPS（惑星間空間シンチレーション）
観測
観測によって、低速太陽風（の一部）がコロナホールと隣り合った活動領域の端から出、低速太陽風（部）ナ
隣り合活動領域 端ているのではないかということが示唆されていました。今回の「ひので」の発見は、この描像を強く支持するものです。

IPS観測から示唆された、太陽半径の2.5倍の距離での太陽風の速度分布

光球面磁場分布から計算した
磁力線の構造太陽表面（光球面）の磁場分布

活動領域（小島ら 1999年、より）

p. 18