2019.10.05日食報告会(代々木オリンピックセンター)

研究の面から見た2019年7月皆既日食の注目点

花岡 庸一郎(国立天文台)

今回の日食の注目すべき点• チリの天文台群設置地のひとつ、ラ・セレナ
地域を皆既帯が通過– もうひとつの中心地が、アントファガスタ・アタカマ
地域で、ALMAがある(今回は部分食)– ラ・セレナ地域のセロ・トロロ天文台では公募による科学観測• 太陽活動極小期における日食

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ラ・セレナ地域• 8m級望遠鏡が設置・建設中である他、次世代の口径24.5mのGiant
Magellan Telescope、39mのExtremely LargeTelescopeが建設中

VLT

ALMA

ラ・セレナ

• 今回はラ・シーヤ天文台、セロ・トロロ天文台
を皆既帯が通過
X. Jubier / Google Map

セロ・トロロ天文台• アメリカAURAがチリで運用する天文台– 標高2200mの砂漠のような山の上– 4m望遠鏡を始め、多数の装置を設置– 普段は太陽観測は小さな装置で行っているだけ• 今回の日食で観測提案を募集(場所の提供)– 我々を含む5チームが観測することになった

X. Jubier / Google Map2

セロ・トロロ天文台で採択された観測チーム・テーマ• Williams College (米)– コロナの輝線などの撮像• Solar Wind Sherpas (米他)
– コロナの輝線などの撮像• 高高度天文台他 (米)– 赤外コロナ輝線の偏光観測• カナリア天体物理研究所(スペイン)– 地球大気・電離層への日食の影響• 国立天文台(日本)– 多点白色光コロナ測光・偏光観測

ラ・シーヤ天文台での観測• ラ・シーヤはヨーロッパ南天天文台が運営• 今回の日食では、コロナの撮像・偏光などの他、3.6m望遠鏡など夜間観測用の望遠鏡もいくつか動員したらしい– 電離層の観測も• 日食における重力レンズ効果検出の再現実験– セロ・トロロでも地元研究者が同様の実験を試みた

ESO/La Silla Observatory3

日食当日のセロ・トロロ天文台• 科学観測以外に、報道・教育関係、アメリカと地元のVIPゲストが多数来訪
SOAR

Gemini South

日中は寒くなかったが、日食前夜に泊まったセロ・パチョン(2700m)では雪が残っていた多数のVIPゲストや観測者でごった返す食堂

皆既時の様子4

我々の観測• 高温コロナの明るさを正しくとらえるため、偏光観測を行った– コロナには、太陽起源の高温コロナ(Kコロナ)だけでなく、惑星間空間ダスト由来のFコロナも混ざっており、可視光で直線偏光しているKコロナだけを取り出す
ことにより、その明るさを定量的に知ることができる– アマチュアの観測者と共同して、多点観測を試みた• チリ、アルゼンチン各1カ所で同じ偏光観測装置での観測• 独自の偏光観測装置での観測の試み• 以前から行っている、較正データを合わせて取得することによる白色光コロナ観測も日食でとらえるコロナの全体像• コロナの物質はどれだけあるのか？太陽活動でどれだけ変わるのか？
– 白色光コロナでは温度によらない物質量をとらえることができる• 人工衛星では太陽に近い低空、太陽から離れた上空しか見えないので、コロナの全体像が分からない– 特に白色光は上空だけ
SDO/AIAによる紫外線画像、日食画像、
SOHO/LASCOコロナグラフによる画像

5実際の偏光データ• 生の偏光データでは、空の直線偏光がかなり強く見えている– 緑色の線が、直線偏光の方向と強さを示す

天頂方向
生の偏光データ

空の偏光を除いたもの

Kコロナの偏光• 基本的にコロナが明るいところで、同心円状の偏光が見えている

偏光の強さ

偏光の方向と強度

62017年の結果と比べると• 空の偏光は見えているが、今年ほどではない• 低空のせいで強かった？(今回は高度13度)– 日食時の全天の偏光も研究対象になっている

天頂方向

2017年日食でのコロナ

2017年日食での偏光(オレゴン州・高橋浩一さんの観測データ、高度40度)

他グループの観測テーマの中から• 上空までのコロナの温度分布(Solar Wind Sharpas、ハワイ大学他)– 輝線コロナの撮像観測に基づく、人工衛星では不可能な上空までのコロナの温度分布を調べる• 太陽風へつながっていくプラズマの温度構造を知る– 180万度程度のコロナが見えるFe XIV 530.3nm (green line)、90万度程度のコロナが見えるFe X 637.4nm (red line)での撮像

Solar Wind Sharpas

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コロナ輝線とは• 特定のイオンが出す光が見えている– フラッシュスペクトル上で見える

Fe X 637.4 (90万度)

Fe XIV 530.3 (180万度)

塩田和生
さん撮影

コロナ輝線も日食では上空まで見える• 人工衛星による紫外線・X線観測では、コロナ輝線観測により詳細に温度分布がわかるが、太陽に近い低空しか見えない• コロナ輝線観測でもやはり上空は日食が有利
SDO/AIAによる紫外線画像、日食画像、
NASA/SDO/AIA及びSolar Wind Sharpas
SOHO/LASCOコロナグラフによる画像
による輝線コロナ像

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Parker Solar Probe (余談ですが)• アメリカが2018年に打ち上げた探査機• 太陽風を、その源に近いところで直接とらえる– 水星軌道より内側、人類史上太陽に最も接近

NASA/JHU/Parker Solar ProbeLASCOによる観測 (ESA/NASA)

Parker Solar Probe (余談ですが)• 最接近時には、日食で見えるコロナに肉薄する

NASA/JHU/Parker Solar ProbeLASCOによる観測 (ESA/NASA)9他グループの観測テーマの中から

高高度天文台他のグループによる航空機
・地上連携観測• 地上では赤外線フィルター観測による輝線画像の撮影• 飛行機では赤外線偏光スペクトルの撮影– 赤外線観測用に改造されたGulfstream‐V– Harvard & Smithsonian (CfA) and the National Center for
Atmospheric Research (NCAR)と連携– AIR‐Specという装置を積んでいる• 2017年日食で初飛行

HAO/CfA Harvard/NCAR

他グループの観測テーマの中からコロナの磁場をとらえる• 赤外線にもコロナ輝線があり、絶対強度は可視光より弱いものの、偏光をとらえやすい• 1～4μでの観測の試
み可視光
Fe XIV 0.53
Fe X 0.64• コロナ輝線では、偏光をとらえればコロナ磁場を直接測定できるコロナの、連続光と輝線のスペクトル10コロナの磁場

太陽の光球
光球磁場(国立天文台)(国立天文台)コロナ中の磁力線(NASA)

コロナの磁場• コロナ磁場の直接測定は容易ではない• 地上のコロナグラフで観測された例(右図)では、積分時間2.4時間!
• DKIST (ハワイで建設中の4m太陽望遠鏡)でも観測予定• 日食においても重要なテーマ

地上のコロナグラフ観測で得られたコロナ磁場
Tomczyk+200811余談：2017年に行われた、航空機による別の観測• スペースシャトルの打ち上げ監視用にNASAが所有していたWB‐57Fというジェット機2機を、日食観測用に改造(NASA/Southwest Research Institute/コロラド大学)• 上空から7.5分間にわたって、可視・赤外での連続撮像を行い、小規模活動現象や波動現象の検出を試みた

NASA/Southwest Research Institute/コロラド大学

2019年の日食• 前回の極小からまだ11年にもならな
いが、既に極小期の様相

2008年の日食
2009年の日食

太陽活動極小期に起こった日食– 2008年、2009年の日食に匹敵する、以前の極小期より活動が低下した状態で迎えた日食(国立天文台)12次の太陽活動期への移行が近いと思われる• 第24期の最初の黒点：2008年1月– 極小の1年前• 第25期の最初の黒点：2018年4月と思われる– 既に次の太陽活動周期の黒点が現れている
第24期

第25期

N S

S N

S

NN

S

ヘール・ニコルソン則

コロナもやはり深い極小期• コロナの明るさは2008～2009年並みに暗い• このような日食で、眼視で見たフラッシュスペ
クトルは塩田和生さん撮影

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フラッシュスペクトルを眼視で見てみた• 通常、Red Lineと呼ばれるFe X 637.4より、Green Lineと呼ばれるFe XIV 530.3が明るく見える• 今回の日食ではFe XIV 530.3がほとんど見えなかった (2017年にはよく見えていた)• フラッシュスペクトルの撮影をされた方は、2017年等と比較してみては？

Fe X 637.4 (90万度)

Fe XIV 530.3 (180万度)
塩田和生さん撮影

太陽コロナの温度の低下• 2017年に比べて、特に180万度のFe XIV 530.3輝線が明るさが低下• 衛星画像からも太陽コロナの180万度成分の減少がわかる– 低温成分は大きくは変わっていない
2017年の日食
2017年の日食時
2019年の日食時

200万度のコロナ (SDO/AIA 211Å)と63万度のコロナ (SDO/AIA 171Å)

NASA/SDO/AIA142017年には• 2017年には、日食の2週間後に、11年ぶりの規模となる、今サイクル最大のフレアが発生した

2017年9月2・5・8日の黒点の様子 (国立天文台)

紫外線で見た9月6日の大フレア(SDO/AIA, NASA)2019年は• 6月以降、月平均 SIDC(ベルギー王立天文台)による黒点相対数とその予想黒点相対数が1.0前後という低調な活動の中で起こった日食• 2020年日食ではそれなりに活動が上昇している可能性
2017年 2019年 2020年が高い
日食
日食
日食

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最後に
• 当たり前ですが、日食で見えるコロナは、その時の太陽の活動状況を反映しています。
• 普通にコロナを見るだけでは見えない、様々なコロナの姿も研究されていることを、思い出して頂ければ幸いです。

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