宇宙総合学研究ユニット
NEWS 2024 年 1 ⽉号
[研究紹介]

京都⼤学⾶騨天⽂台ドームレス太陽望遠鏡を⽤いた
太陽フィラメントの磁場観測
⼭崎 ⼤輝（国⽴研究開発法⼈ 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所）（概要）
太陽外層⼤気は 100 万度近くに⾼温環境です。⼤気中には低温⾼密な電離ガスの雲、フィラメントが浮かんでいます。これまでの研究から、フィラメントを重⼒に逆らって⽀える⼒は、磁場の⼒であると考えられています。しかし、どれくらいの強さの磁場がどのような形で⽀えているのかについては、まだ明らかになっていません。そこで我々は、太陽⼤気の磁場を診断できる特殊な光を捉えることで、フィラメントの磁場に迫りました。
（背景）
太陽は電離ガスでできた星であり、太陽⼤気は、温度約 6000 度の光球から上層に向かって、約10000 度の彩層、そして数百万度のコロナによって形成されます（図 1(a)）。⼤気中には、電離ガスが存在し、磁場との相互作⽤から多様な現象を⽰します。その中でも、太陽表⾯で発⽣する太陽フレアは、太陽系最⼤のエネルギー解放現象です。太陽フレアは、しばしば太陽⼤気中のプラズマ雲であるフィラメントの噴出を伴い（図 1(b)）、地球磁気圏を含む惑星間空間に⼤きな擾乱をもたらします[1]。また、フィラメントを⽀える磁場は、太陽フレアで解放されるエネルギー源と考えられており、フィラメントの磁場を定量的に診断することは、重要な研究課題です。

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(図 1) (a)ひので衛星 XRT 望遠鏡による X 線で⾒た太陽、光っている領域が温度約 100 万度の領域、(b)⾶騨天⽂台 SMART 望遠鏡による Hα線で⾒た太陽、⾚⽮印で⽰した領域にフィラメント（⿊い筋模様）が存在する。（撮影⽇︓2022 年 4 ⽉ 9 ⽇）
これまでの研究から、フィラメントを⽀える磁場構造には 2 つのモデルが提案されています。ひとつ⽬
は、シアしたアーケード状の磁場の頂点付近の窪みにプラズマが捕えられているモデル（順極性型、図2(a, c, d)）[2]で、ふたつ⽬は、螺旋状の磁場の内部にプラズマが捕えられているモデル（逆極性型、図 2(b, e, f)）[3]です。また、統計的な解析から⽐較的磁場の弱い領域の上空に形成されるフィラメント（静穏領域フィラメント）は逆極性型が多く、⽐較的磁場の強い領域の上空に形成されるフィラメント（活動領域フィラメント）は順極性型が多いと考えられています[4]。さらに、フィラメントの磁場強度については、静穏領域フィラメントの場合は概ね 10 G 程度[5]、活動領域フィラメントの場合は概ね 100 G 程度[6]と考えられています。

(図 2) 順極性型(a, c, d)及び逆極性型(b, e, f)の磁場構造の模式図-2-しかし、これまでの研究の統計解析では、観測上の制限から、局所的な磁場の極性のみによって順極性型か逆極性型かを判別しており、フィラメント全体の磁場構造を観測的に診断しての統計的な性質の検証はなされていません。そこで、本研究では空間情報を含むフィラメントの観測を⾏い磁場強度と磁場構造の調査を⾏いました。
（研究成果）
フィラメントの磁場を観測的に診断するためには、フィラメント中で背景光が吸収された結果⽣じる光の偏りを計測する⼿法が有効です。特に、太陽フィラメント中の中性のヘリウムが作る近⾚外線スペクトル（He I 10830 Å）は、ゼーマン効果やハンレ効果を介して磁場の強さや向きに対応した偏光を⽰します。我々は京都⼤学⾶騨天⽂台のドームレス太陽望遠鏡[7]に搭載する近⾚外偏光分光観測装置を開発し[8, 9]、その装置を⽤いて、2022 年 4 ⽉、6 ⽉、8 ⽉に計 8 サンプルの静穏領域フィラメントを観測しました。その結果、磁場強度については 8-35 G と得られ、磁場構造については 8 例中 1 例が順極性型、8 例中 7 例が逆極性型と得られました。結果の⼀例を図 3 に⽰しました。この結果は、概ね先⾏研究[4, 5]と⼀致しており、空間情報を含んだ観測から複数のフィラメントについて磁場構造を決定した初の研究です[10]。

(図 3) He I 10830 Åの観測から得られたフィラメント磁場構造の例、本研究では(e, f)で⽰した磁場構造を選択（今後の展望）本研究では、静穏領域フィラメントについて磁場強度と磁場構造の調査を⾏いました。今後の研究
では、対象を活動領域フィラメントにも広げて本研究と同様の解析を施すことで、先⾏研究との⽐較検討を実施する予定です。また、太陽フレアに⾄る過程でのフィラメントの磁場構造の時間変化についても、粘り強い観測から迫っていきます。
-3-（参考⽂献）[1] Shibata & Magara 2011, Living Reviews in Solar Physics, 11, 1[2] Kippenhahn & Schlüter 1957, Zap, 43, 36[3] Kuperus & Raadu, 1974, A&A, 31, 189[4] Bommier et al. 1994, Sol. Phys., 154, 231[5] Casini et al. 2003, ApJL, 598, L67[6] Kuckein et al. 2009, A&A, 501, 1113
[7] Nakai & Hattori 1985, Memoirs Faculty of Sciences University of Kyoto, 36,385[8] Ichimoto et al. 2022, Tech. Rep. from Astron. Obs. Grad. School of Science
Kyoto Univ., 6-3[9] Yamasaki et al. 2022, Tech. Rep. from Astron. Obs. Grad. School of Science
Kyoto Univ., 6-2[10] Yamasaki et al. 2023, PASJ, 75, 660

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⽇時

内容

開催場所

第 17 回 宇宙ユニットシンポジウム
テーマ︓「⼈類、⽕星に向かう」
2/10（⼟）
13:00-17:00

※参加無料
京都⼤学
※事前申込必要（ポスター発表申込みは受付
国際科学イノベーション棟 5 階
終了、聴講のみの参加登録は 2/2（⾦）〆切）（吉⽥キャンパス本部構内）
2/11（⽇）
申込み URL :13:00-17:00 https://docs.google.com/forms/d/e/1FA
IpQLSdsoPzOgNKXILamOBhZcyp9N8uEw
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