ジオスペース可視化への挑戦: ジオスペースX線撮像シミュレーション

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地球周辺の宇宙空間であるジオスペースは、太陽風と地球磁場との相互作用によって形成されており、磁気圏や電離圏などのプラズマ領域から構成されている。従来、ジオスペースは人工衛星の「その場」での観測によって研究が進められてきた。しかし、他の天体とは異なり、ジオスペースを可視化するための手段が知られていなかったため、ジオスペースの全体像を可視化することは不可能と考えられてきた。しかし、太陽風に含まれている多価の酸素イオンが地球の外圏大気（ジオコロナ）と電荷交換反応を行う際に放射されるX線が発見され、そのX線撮像を通したジオスペース撮像に向けた人工衛星計画等が進んでいる。本研究では、このX線によるジオスペースの可視化を実現する可能性を追求し、その定量的な評価を行うために、独自の電磁流体力学計算にもとづくジオスペース全体のシミュレーションを実施した。さらにジオコロナのモデルと組み合わせた計算によって、O7+イオンがジオコロナと電荷交換反応を起こす際に放射されるX線の計算を行った。その結果、昼側磁気圏シース領域で強いX線の放射が確認され、このX線放射を観測することで昼側磁気圏の可視化が可能であることが示された。さらに、太陽風のプラズマβが低い場合には、このX線放射が、昼側のリコネクション領域からのプラズマフローの運動を反映していることが明らかになり、将来、昼側磁気圏のリコネクション領域の撮像が可能になる可能性が指摘された。これらの結果は学会、ならびに学術雑誌（Matsumoto and Miyoshi, Geophs. Res. Lett., 2022)で報告された。