High Precision Polarimetric Observation by a Balloon-Borne Solar Telescope: Revealing Conversion Processes of Magnetic Energy in the Stellar Atmosphere

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光球とコロナの中間にある「彩層」で発生する動的現象が担う磁気エネルギー輸送と散逸のプロセスを理解するため、大気球太陽望遠鏡SUNRISEで精密な偏光分光観測で彩層の3次元磁場・速度場を世界に先駆けて取得することを目指す。SUNRISEに搭載する近赤外線偏光分光装置SCIP(SUNRISE Chromospheric Infrared spectroPolarimeter)をドイツ・スペインと共同開発し、高解像度と偏光精度を気球飛翔時の熱真空環境で実現する光学構造の開発に成功した。大型真空槽にSCIPを収容した熱真空試験を実施し熱制御性能と光学性能の実証を行い国内開発を2021年度に完了させた。2021年度後半にドイツにて1m望遠鏡やゴンドラと結合させた総合性能試験、実太陽光試験、真空試験を行い、2022年4月から射場のキルナにてフライトソフトウェアの実装と最終試験を行い、偏光復調と画像圧縮からなる機上データ処理、協調動作のためのタイムラインをドイツ・スペインと共同開発した。2022年7月にフライト観測を実施したが、米国担当部に不具合があり観測を中断し装置を回収した。回収後も装置は健全であり、2023年の再フライトを計画している。SCIP開発と並行して、観測データと直接比較するため、電磁流体数値シミュレーションで光球・彩層の動的現象をモデリングする研究を実施している。SUNRISE気球で観測する可視・近赤外線スペクトル線の偏光を非局所熱平衡輻射輸送計算で再現する研究を行い、磁気リコネクションや磁気流体波動で発生する偏光信号を再現し、それがSUNRISE気球観測で検出できることを示した。さらに非局所熱平衡輻射輸送計算を基に気球観測SUNRISEや大型望遠鏡DKISTによる広波長・高精度偏光データから太陽大気の物理量を求めるインバージョン手法の開発を行い成果を論文化した。