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

气球载太阳望远镜高精度偏振观测：揭示恒星大气中磁能的转换过程

• 批准号: 18H05234
• 负责人: 勝川 行雄
• 金额: $ 90.77万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-06-11 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05234/
• 关键词: 宇宙・天体プラズマ; 太陽物理学; 光赤外線天文学; 気球搭載装置; 国際協力; 偏光観測; 気球観測; 数値モデリング

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。

Ball と コ ロ ナ の middle に あ る "layer" で 発 raw す る dynamic phenomenon が bear う magnetic 気 エ ネ ル ギ ー conveying と dissipative の プ ロ セ ス を understand す る た め, big 気 ball solar telescope SUNRISE で precision な polarization spectral 観 の で color layer 3 dimensional measuring magnetic field, velocity field を world に 駆 first け て obtain す る こ と を refers す. SUNRISEに is equipped with a する near-infrared polarizing spectrometer SCIP(SUNRISE Chromospheric Infrared SpectroPolarimeter) を ド イ ツ · ス ペ イ ン と common open 発 し, high resolution と polarization precision を 気 の thermal vacuum environment when the ball fly で be presently す る optical structure の open 発 に successful し た. Large vacuum tank に SCIP を 収 let し た thermal vacuum test を be applied し thermal system of imperial と optical performance の line card be を い domestic open 発 を finished 2021 に さ せ た. After 2021 year half に ド イ ツ に て 1 m telescope や ゴ ン ド ラ と combining さ せ た 総 performance test, be sunlight test, vacuum test を い, in April 2022 か ら shot after の キ ル ナ に て フ ラ イ ト ソ フ ト ウ ェ ア の be loaded と final test line を い portraits, polarized polyphonic と 圧 shrinkage か ら な る machine デ ー タ 処 principle, coordinated action の た め の Jointly issued by タ, ムラ, ムラ, をド,, た, スペ, と, た. In July 2022 に フ ラ イ ト 観 を measurement be applied し た が, not bear U.S. department に が あ り 観 を interrupt し measurement device を 収 back し た. After the release, the <s:1> device is in good condition であ であ であ, and the plan for 2023 to <s:1> re-release フラ トを トを トを トを plans <s:1> て る る る る. SCIP open 発 と parallel し て, 観 デ ー タ と directly compare す る た め the numerical, electric magnetic シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で ball, color layer の dynamic phenomenon を モ デ リ ン グ す る research を be applied し て い る. SUNRISE 気 ball で す 観 test る visual, nearly bare outside ス ペ ク ト の ル line polarization を non thermal equilibrium by the radiation transport calculation で reappearance す る を line い, magnetic 気 リ コ ネ ク シ ョ ン や magnetic fluctuations 気 fluid で 発 raw す る polarization signal を reappear し, そ れ が SUNRISE 気 ball 観 measuring で 検 out で き る こ と を shown し た. さ ら に thermal equilibrium by the radiation transport calculation を belonged to the philistines に 気 ball 観 measuring SUNRISE や large telescope DKIST に よ る hiroo wavelength, high precision polarization デ ー タ か ら sun 気 の quantities を o め る イ ン バ ー ジ ョ ン gimmick の open 発 を line い culture を theory (し た.

项目成果

Testing a Data-driven Active Region Evolution Model with Boundary Data at Different Heights from a Solar Magnetic Flux Emergence Simulation

• DOI: 10.3847/1538-4357/abb5ac
• 发表时间: 2020-10
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: C. Jiang;S. Toriumi

SUNRISE III 気球望遠鏡搭載近赤外線偏光分光装置SCIPの光学構造解析

SUNRISE III 安装在气球望远镜上的近红外偏振光谱仪 SCIP 的光学结构分析

• 发表时间: 2023
• 期刊: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告: 大気球研究報告
• 作者: 浦口史寛;勝川行雄;原弘久;清水敏文;都築俊宏;納富良文;久保雅仁;川畑佑典;大場崇義;岩村哲
• 通讯作者: 岩村哲

SUNRISE-3 大気球太陽観測実験: 偏光分光観測装置用スキャンミラー機構の開発

SUNRISE-3气球太阳观测实验：偏振光谱仪观测装置扫描镜机构的研制

• 发表时间: 2021
• 期刊: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告: 大気球研究報告
• 作者: 大場崇義;清水敏文;勝川行雄;久保雅仁;田村友範;篠田一也;納富良文;浦口史寛;都築俊宏;原弘久;小出来一秀;Solanki Sami K.;del Toro Iniesta Jose Carlos
• 通讯作者: del Toro Iniesta Jose Carlos

国際大気球太陽観測実験 SUNRISE-3

国际大气气球太阳观测实验SUNRISE-3

• 发表时间: 2019
• 期刊: 大気球シンポジウム: 2019年度
• 作者: 勝川行雄;del Toro Iniesta J. C.;Solanki S.;久保雅仁;原弘久;清水敏文;大場崇義;川畑佑典; 末松芳法;浦口史寛;都築俊宏;納富良文;田村友範;篠田一也;松本琢磨;石川遼子;鹿野良平; Quintero Noda C.;永田伸一;一本潔
• 通讯作者: 一本潔

SUNRISE-3大気球太陽観測実験:近赤外線偏光分光装置SCIP-射場での飛翔前全体試験-

SUNRISE-3大气气球太阳观测实验：近红外偏振光谱仪SCIP-发射场飞行前测试-

• 发表时间: 2023
• 作者: 川畑佑典;勝川行雄;久保雅仁;大場崇義;松本琢磨;石川遼太郎;原弘久;J. Blanco Rodriguez;D. Hernandez Exposito;A. Sanchez Gomez;M. Balaguer Jimenez;D. Orozco Suarez;J. C. del Toro Iniesta;F. Andres Iglesias;J. S. Castellanos Duran;T. Riethmuler;A. Feller;A. Gandorfer;A. Korpi-Lagg;S. Sola
• 通讯作者: S. Sola