次世代偏光観測手法の開拓と太陽光球-彩層結合研究

太陽光球面のダイナミクスは対流運動による粒状斑構造が支配していることが知られている。その一方で近年の磁気流体シミュレーションでは、粒状斑よりも小さな空間スケールの速度場が、磁場の生成や上空へのエネルギー輸送に貢献していることが示唆されている。これまでの研究で、粒状斑消滅時に突発的なスペクトル線幅増大が発生することを発見していた。線幅増大を引き起こす物理過程として乱流の発達が示唆されていたが、極端な速度勾配などの可能性を排除できずにいた。今年度は磁気流体シミュレーションと輻射輸送計算を用いて、理論的に（１）粒状斑消滅時に乱流が発達し得ること、（２）この乱流がスペクトル線幅の突発的な増大をもたらすことを発見した。粒状斑の境界部分では上昇流と下降流が隣接して渦構造を成している。この渦がカスケードすることで流れが乱流的になる過程が明らかになった。またスペクトル線の応答関数や装置の点広がり関数を用いて、乱流速度を定量化しスペクトル線幅との比較を行なった。結果としてスペクトル線幅増大に特に寄与しているのは、視線方向の速度のばらつき（乱流）であることが分かった。乱流は特に光球下部で発達することも分かった。現在「ひので」衛星が観測しているスペクトル線だけでは不定性が大きく、この領域を重点的に観測するためには、赤外線の領域にあるスペクトル線が有用であることが分かった。大きなスペクトル線幅は光球で普遍的に観測されるものであり、この結果は観測から乱流の分布を推定する足掛かりになると考えている。

太陽光球面のダイナミクスは対流運動による粒状斑構造が支配していることが知られている。その一方で近年の磁気流体シミュレーションでは、粒状斑よりも小さな空間スケールの速度場が、磁場の生成や上空へのエネルギー輸送に貢献していることが示唆されている。これまでの研究で、粒状斑消滅時に突発的なスペクトル線幅増大が発生することを発見していた。線幅増大を引き起こす物理過程として乱流の発達が示唆されていたが、極端な速度勾配などの可能性を排除できずにいた。今年度は磁気流体シミュレーションと輻射輸送計算を用いて、理論的に（１）粒状斑消滅時に乱流が発達し得ること、（２）この乱流がスペクトル線幅の突発的な増大をもたらすことを発見した。粒状斑の境界部分では上昇流と下降流が隣接して渦構造を成している。この渦がカスケードすることで流れが乱流的になる過程が明らかになった。またスペクトル線の応答関数や装置の点広がり関数を用いて、乱流速度を定量化しスペクトル線幅との比較を行なった。結果としてスペクトル線幅増大に特に寄与しているのは、視線方向の速度のばらつき（乱流）であることが分かった。乱流は特に光球下部で発達することも分かった。現在「ひので」衛星が観測しているスペクトル線だけでは不定性が大きく、この領域を重点的に観測するためには、赤外線の領域にあるスペクトル線が有用であることが分かった。大きなスペクトル線幅は光球で普遍的に観測されるものであり、この結果は観測から乱流の分布を推定する足掛かりになると考えている。