太陽の黒点が作られる際の爆発・ジェット現象を解明―国立天文台・鳥海森氏ら
2015年10月9日 15:03
国立天文台の鳥海森特任助教を中心とする国際研究チームは、日本の太陽観測衛星「ひので」とアメリカの太陽観測衛星「IRIS（アイリス）」「SDO」を用いて太陽黒点の共同観測を行い、黒点形成時に現れる明るく細長い構造（ライトブリッジ）とその周辺の直交する磁場構造が、爆発現象やジェット噴出を引き起こしていることを明らかにた。
太陽の黒点には強力な磁場が存在しており、この黒点は太陽の内部から磁力線の束（磁束）が表面へと浮上した結果、作られると考えられている。
今回の研究では、日本の太陽観測衛星「ひので」やアメリカの太陽観測衛星「IRIS」「SDO」を用いて黒点形成の様子を詳しく観測したデータを解析した。
その結果、「ひので」による高精度の太陽表面磁場観測から、接近する2つの小黒点には垂直に立った強い磁場が存在する一方、間に挟まれたライトブリッジには水平な弱い磁場が存在していること、「IRIS」によるライトブリッジ上空の観測データからは突発的な爆発やジェット噴出が「磁気リコネクション」と呼ばれる磁力線のつなぎ替えによって繰り返し発生していることが分かった。
そして、このような特殊な磁場構造が作られる機構を調べるために、スーパーコンピュータを用いた数値シミュレーションを行ったところ、太陽表面で小黒点を形成する2つの垂直な磁束が、黒点形成にともなって太陽内部で互いに接近していく際に、弱い水平磁場を持ったプラズマのかたまりを挟み込んでいる様子が明らかになった。このプラズマのかたまりが、ライトブリッジの正体だということが分かった。
これらの結果をまとめると、まず、太陽の内部から磁束が浮上し、太陽表面に複数の小黒点として現れる。強い垂直な磁場を持ったこれらの小黒点は互いに接近し、ひとつの黒点を形成しようとする。しかし、小黒点どうしの間には、弱い水平な磁場を持ったプラズマが挟み込まれている（ライトブリッジ）。このとき、小黒点とライトブリッジの磁力線が繰り返しリコネクションを起こすことで、突発的な爆発現象やジェット噴出がライトブリッジの上空で発生する。接近する小黒点はしだいに合体してひとつの大きな黒点になる。こうして、間に挟まれたライトブリッジが消滅し、爆発やジェット現象も弱まっていくのだと考えられる。
今回の研究では、これまで課題とされてきた黒点形成過程の解明に、観測とシミュレーションの組み合わせが有効であることを示した。今後は、観測機器やコンピュータシミュレーションの向上によって、黒点形成や活動現象のメカニズム解明が進むことが期待される。
なお、この内容は「The Astrophysical Journal」に掲載された。論文タイトルは、「Light Bridge in a Developing Active Region. I. Observation of Light Bridge and its Dynamic Activity Phenomena」、「Light Bridge in a Developing Active Region. II. Numerical Simulation of Flux Emergence and Light Bridge Formation」。