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「ひので」がとらえた、大規模フレアを起こした黒点とその磁場構造の画像の公開

自然科学研究機構 国立天文台
宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所


 2017年9月6日から11日(いずれも日本時間)にかけて計4回、太陽で大規模フレア(爆発現象)が発生しました。フレアは、黒点近くの太陽大気中に蓄えられた磁場のエネルギーが解放され、熱エネルギーとガスの運動エネルギーに変わる現象です。太陽観測衛星「ひので」は9月6日の大規模フレア発生以前から黒点の磁場構造を詳細にとらえることに成功しました。その画像を公開します。

太陽観測衛星「ひので」による観測データ

 「ひので」観測チームは、9月5日朝(日本時間)に、当該の活動領域が急激に成長したことをうけ、予定していた北半球にあった活動領域の連続観測や極域観測を中止して、この活動領域で発生が期待されるフレア活動の学術的観測に集中することを決め、9月5日夕刻(日本時間)から観測を開始しました。
 図1は、大規模フレア発生の少し前の9月6日9時(日本時間)の当該の黒点群です。その磁場構造を、さらにその前の9月5日23時と比較したのが、図2です。黄色で囲った元からあったN極の単極黒点の所に、オレンジ色で囲った2対の新しいN極とS極の黒点ペアが分断するように現れたと考えられます。それにより、大きくねじ曲げられた磁力線ができ、エネルギーがコロナ磁場に蓄えられた可能性が考えられます。こうしたフレア発生前の太陽表面の磁場構造を、今後、詳細に解析することにより、具体的にどのようなメカニズムが今回の大規模フレアを引き起こす引き金になったのかが明らかになることが期待されます。

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図1 大規模フレア発生の少し前の9月6日9時(日本時間)の黒点群(©国立天文台/JAXA)
9月5日23時(日本時間) 9月6日9時(日本時間)

黒点群の様子

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視線方向磁場分布画像

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ベクトル磁場分布画像

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図2 大規模フレアを起こす前の9月5日23時と9月6日9時(いずれも日本時間)の黒点群の様子、その視線方向磁場分布画像とベクトル磁場分布画像:視線方向磁場分布画像、ベクトル磁場分布画像は、白がN極、黒がS極。ベクトル磁場分布画像は、青色矢印が各点の磁場ベクトルを表しています。黄色で囲った元からあったN極の単極黒点の所に、オレンジ色で囲った2対の新しいN極とS極の黒点ペアが現れたと考えられます。(©国立天文台/JAXA)

【解説】太陽表面磁場とフレア
 磁場は、太陽の内部でつくられます。太陽表面下の磁束管(磁力線の束)が浮上し、太陽表面を突き抜けたときの断面が黒点です(図3)。

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図3 太陽の磁束管と黒点の模式図:太陽の縁を横から見ています。(©国立天文台)

太陽面下でねじられた磁束管が浮上したり、あるいは、磁束管が浮上してから黒点の回転運動によって磁場がねじ曲げられたり、複数の磁束管が接近して現れたりして太陽表面に複雑な磁場構造ができると、上空のコロナ磁場にエネルギーが蓄えられた状態になると考えられています。
 フレアが起こる現場であるコロナの磁場は、表面磁場よりもはるかに弱く、直接測定は困難です。近年では、太陽表面の精密な磁場構造の測定からコロナ磁場を正確に推定して、コロナにどれだけの磁気エネルギーが蓄積されているかを求めることができるようになっており、太陽表面磁場は、フレア発生メカニズムの解明に重要なデータです。
 「ひので」による黒点とその磁場構造の観測は、口径50 cmの可視光・磁場望遠鏡(SOT)で行っています。人工衛星から行う太陽観測としては世界最大の口径・最高解像度を誇ります。また、偏光分光装置により、世界一精密なベクトル磁場の計測を行っています。

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図4 太陽観測衛星「ひので」の可視光・磁場望遠鏡(SOT)(©国立天文台)

 なお、太陽表面磁場の測定は、黒点が太陽面中央付近にあるときに有効です。黒点が太陽の縁近くにあるときは、斜めから観測しているために見かけ上の磁場が観測されてしまうなど、精密な磁場測定ができません。したがって、今回の一連の大規模フレアの中で、太陽表面磁場データは9月6日のフレアの発生メカニズムを調べるのに重要です。

精度のよいフレア予測を目指して

 9月6日の大規模フレア発生後、情報通信研究機構などから、地球への影響に対する注意が喚起されました。幸いなことに、今回は大きな被害は起こりませんでした。しかし、太陽フレアは、地球のまわりの人工衛星や宇宙飛行士に影響を与えたり、地上での通信障害や停電などの被害を引き起こしたりする場合があります。どのような磁場構造がフレアを起こすきっかけとなるのかを解明できれば、磁場構造の変化を監視することにより、フレアの発生を事前に精度よく予測できるようになるものと期待されます。今回「ひので」は大規模フレアを起こした黒点の磁場データをフレア発生以前から取得することができましたので、これを詳細に解析することにより、フレアを起こすきっかけとなった磁場構造が判明するものと期待されます。

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