磁気流体シミュレーションと観測の比較による太陽プロミネンス形成メカニズムの解明

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本年度は計画通り3次元シミュレーションコードの開発及び新たな太陽プロミネンス形成モデルの実証を行った。太陽プロミネンスとはコロナ内に出現する低温高密度プラズマ雲である。プロミネンスはコロナの基本的な構造の一つであるが、その形成機構は明らかになっていない。本研究では新たなプロミネンス形成モデル「リコネクション凝縮モデル」を提案し、シミュレーションにより実証した。通常、コロナは熱伝導により熱的に安定に保たれているが、熱伝導が効かなくなると放射冷却により不安定化し、暴走的な低温化及び凝縮が起こると考えられている。本研究では、磁気リコネクションによって形成される閉じた磁場構造(磁束菅)が局所的に熱伝導の効かない領域になりうる点に着目し、磁気リコネクションが熱不安定を励起できるかを3次元磁気流体シミュレーションにより検証した。本研究で実施するシミュレーションではコロナの熱伝導を効率良く解く必要があった。これを達成するために最新の時間積分手法であるSuper TimeStepping法を実装した3次元磁気流体シミュレーションコードを開発し、大幅な計算時間の短縮に成功した。シミュレーションの結果、磁気リコネクション発生後にコロナプラズマが凝縮し、プロミネンスへと成長していく過程が再現された。特に、実際にプロミネンスが形成される際に観測される多波長間の放射強度遷移を、シミュレーション結果を元にした擬似観測(太陽観測衛星SDOの極紫外線フィルターを用いた)により確認した。これにより、本研究の目的であったリコネクション凝縮モデルの実証は達成された。さらに、太陽観測衛星ひのでなどで観測されているプロミネンス内部の動的内部構造も本モデルで再現可能であることを確認した。研究成果は国際学会IRIS-6及びHinode-10で発表した。現在査読付き論文を準備中である。