電子情報学系 尾崎光紀准教授,八木谷聡教授
宇宙からの電磁波で高速明滅する陽子オーロラを発見!
日本とカナダの国際共同観測(2018.02.05)

宇宙からの電磁波で高速明滅する陽子オーロラを発見!
日本とカナダの国際共同観測

 

 金沢大学理工研究域電子情報学系の尾﨑光紀准教授,八木谷聡教授,名古屋大学宇宙地球環境研究所の塩川和夫教授,三好由純准教授,大塚雄一准教授,国立極地研究所の片岡龍峰准教授,カナダ・アサバスカ大学,京都大学,米国・カリフォルニア大学,宇宙航空研究開発機構,情報通信研究機構,カナダ・天然資源省らの国際共同研究グループは,カナダで観測された明滅する陽子オーロラ(図1)が,宇宙で発生する電磁波として知られる電磁イオンサイクロトロン波動(※)の最も速い電力変化(1秒程度)と同じ周期で高速に明滅していることを世界で初めて発見しました(図2)。

 オーロラを発生させる目に見えない高エネルギー電子や陽子は,人工衛星の故障や宇宙飛行士の被ばくなどの障害を引き起こすことが知られています。このため,オーロラの時間変動は,地球周辺の宇宙における高エネルギー電子や陽子の変動を地上から知る手掛かりとなります。

 今回,本研究グループは,通常のCCDカメラよりも高速・超高感度を有するEM-CCDカメラとStockwell変換と呼ばれる信号解析法を併用することで,暗い陽子オーロラの詳細を調べることに成功しました。特に,今回,発見した陽子オーロラを観測することによって,その明滅から人工衛星の電子機器を故障させる危険性の高い放射線帯電子を可視化できる可能性が示唆されています。このため,今後の安心安全な人工衛星サービスを実現する上で,地球周辺の放射線と宇宙の電磁波との関係を知る重要な手掛かりとなることが期待されます。また,2016年12月に打ち上げられ,地球周辺の放射線の様相を調べている科学衛星「あらせ」と本研究グループである科学研究費・新学術領域研究(15H05815)および特別推進研究(16H06286)によるオーロラ・電磁波観測ネットワークPWINGの共同観測により,その詳細が今後明らかになることが期待されます。

 本研究成果は,2018年2月5日午前10時(米国東部時間)に米国地球物理学連合の発行する論文速報誌「Geophysical Research Letters」のオンライン版に掲載されました。



図1. カナダで観測された電子オーロラと陽子オーロラ

(オーロラを強調するためにカラースケールを調整しています)


図2. 2016年1月2日観測されたオーロラ光の明滅変動(上)と
宇宙の電磁イオンサイクロトロン波動に相当する地上の地磁気脈動の電力変動(下)

この図より,電磁波の電力変化が強くなる6:09~6:17の期間に,オーロラ光も電磁波と同じ周波数帯で明滅していることが分かります。観測された周波数帯は約1ヘルツ(Hz)で,これは約1秒のオーロラ明滅を意味します。


【用語解説】
※1 電磁イオンサイクロトロン波動
イオンが磁力線の周りを巻き付いて運動すること(サイクロトロン運動)により発生する電磁場の波動。


詳しくはこちら[PDF]

Geophysical Research Letters

研究者情報:尾﨑光紀

研究者情報:八木谷聡