名古屋大学太陽地球環境研究所

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電波のまたたきでアイソン彗星から吹き出すプラズマを捉えた

太陽からは超音速で太陽風が吹き出しており、地球を含むすべての太陽系天体はこの流れの中にあります。地球は磁場によって太陽風の流れを受け止めるため、直接大気と接することはありませんが、磁場を持たない彗星の場合、太陽風によって彗星周辺のガスはどんどんはぎ取られてゆきます。彗星のプラズマ尾が太陽と反対方向にたなびくのは、このためです。よって、プラズマ尾を詳しく探ることは彗星と太陽風の相互作用や彗星本体の発展・消滅を考える上で重要です。

これまで様々なプラズマ尾の観測が実施されていますが、その内の1つに電波の”またたき”現象(惑星間空間シンチレーション、以下IPSと省略)を使ったものがあります。このIPS現象は視直径が小さい電波源からの電波が太陽風中を通過する際に発生するもので、太陽風を地上から観測する有効な手段として使われてきました。彗星から吹き出す濃密なプラズマが電波天体の視線を横切ると、このIPS現象が強くなり、独特なスペクトルも持った変動を示すことが過去の彗星観測から報告されています。しかし、IPS現象による彗星プラズマ尾の観測データはまだ少なく、報告された事実を詳細に検証する必要がありました。

名古屋大学太陽地球環境研究所では、長年にわたりIPS現象を使って太陽風の観測を実施してきました。この観測専用の大型アンテナが国内4箇所に設置されています。本研究で用いたのは、この内の一つ、愛知県豊川市の大型アンテナ(太陽圏イメージング装置SWIFT)です(写真1)。SWIFTは、毎日太陽を中心とした天空に分布する数多くの電波天体についてIPS現象を観測しています。本研究では、アイソン彗星が太陽に最接近した2013年11月頃についてSWIFTで取得した観測データを解析しました。その結果、アイソン彗星(写真2)のプラズマ尾が電波天体を横切った時、IPS現象が強くなることがわかりました(図1)。この変化はプラズマ尾の電子密度の増加を反映したもので、観測データからアイソン彗星プラズマ尾の電子密度が推定されています。また、プラズマ尾では他と比べ大きな空間スケールの密度擾乱が卓越していることも判明しました。ここで特筆すべきは、最も高い電子密度がプラズマ尾の境界付近で観測されたことです。これは予期しなかったことで、その解釈が今後の課題となっています。
なお本研究は名古屋大学太陽地球環境研究所の太陽風グループ(主研究者は大学院生)と日本大学理工学部航空宇宙工学科の研究者(彗星・小惑星分野)との共同で実施されました。


参考文献
 http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2015.02.007

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図1:アイソン彗星を中心とした座標系におけるIPSで観測された場所と解析から推定されたプラズマ尾の電子密度(図中、)。◇の印 は、太陽で 発生した擾乱(ICME)の影響を受けているデータを示す。図中水平の実線はアイソン彗星のプラズマ尾の中心を示し、実線左端の位置は彗星の核に対応す る。点線は、プラズマ尾の広がり角度を4.6度と8.9度に仮定した場合のプラズマ尾の境界を示す。


 

 
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写真1:当研究所豊川観測所に設置された惑星間空間シンチレーション(IPS)観測専用の大型アンテナ(太陽圏イメージング装置、SWIFT)。本装置 は、一日に数多くの電波天体のIPS現象を観測することができる。
 
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写真2:
天体写真家Michael Jäger氏提供

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