惑星探査機で観測された木星電波の解析と波動の生成・伝搬過程の数値シミュレーション

木星極域オーロラ現象に関連する木星デカメートル(DAM)波・ヘクトメートル(HOM)波はそれぞれ数MHzから40MHzまでと200-300kHzから数MHzまでの周波数における自然電波放射であり、サイクロトロンメーザー理論で放射されると考えられている。木星DAM波・HOM波は地上・衛星観測の観測的観点や波動の生成・伝搬の理論的観点から、幅広く研究がなされているが、これらの電波の複雑な放射特性や観測の制約、統一的な数値シミュレーションコードの未構築により、未だに全貌が明らかとなっていない。本研究では、惑星探査機や地上低周波電波望遠鏡で観測された複雑な木星電波の電波放射構造をもとに、木星電波源や伝搬過程のプラズマ環境を定量的に見積もることができる、波動の生成・伝搬に関する統一的な枠組みを構築し、活用することを研究目的とする。本年度は、(1)木星電波の電波伝搬を扱う理論研究と(2)地上低周波電波望遠鏡で得られた木星DAM波のデータ解析を行った。(1)に関しては、昨年度で得られた従来のレイトレーシングに加えて、電波強度を見積もれるようにレイトレーシングを拡張し、数値計算コードの開発を行った。それらのレイトレーシングの結果を比較したところ、木星HOM波の光線数が対数的な物理強度に比例していることを明らかにした。(2)に関しては、地理的な距離が1万kmまで離れた超高感度・広帯域低周波電波望遠鏡3台 (アメリカ・LWA1、フランス・NDA、ウクライナ・URAN2)を併用して、4例の木星DAM波の同時観測に成功した。それらの観測データの相関解析から木星電波のビーム幅に関するメカニズムの理解を進展させた。本年度に得られた主な研究成果は国内・国際学会で発表し、博士学位申請論文として提出し、私は博士（理学）の学位を授与された。

木星極域オーロラ現象に関連する木星デカメートル(DAM)波・ヘクトメートル(HOM)波はそれぞれ数MHzから40MHzまでと200-300kHzから数MHzまでの周波数における自然電波放射であり、サイクロトロンメーザー理論で放射されると考えられている。木星DAM波・HOM波は地上・衛星観測の観測的観点や波動の生成・伝搬の理論的観点から、幅広く研究がなされているが、これらの電波の複雑な放射特性や観測の制約、統一的な数値シミュレーションコードの未構築により、未だに全貌が明らかとなっていない。本研究では、惑星探査機や地上低周波電波望遠鏡で観測された複雑な木星電波の電波放射構造をもとに、木星電波源や伝搬過程のプラズマ環境を定量的に見積もることができる、波動の生成・伝搬に関する統一的な枠組みを構築し、活用することを研究目的とする。本年度は、(1)木星電波の電波伝搬を扱う理論研究と(2)地上低周波電波望遠鏡で得られた木星DAM波のデータ解析を行った。(1)に関しては、昨年度で得られた従来のレイトレーシングに加えて、電波強度を見積もれるようにレイトレーシングを拡張し、数値計算コードの開発を行った。それらのレイトレーシングの結果を比較したところ、木星HOM波の光線数が対数的な物理強度に比例していることを明らかにした。(2)に関しては、地理的な距離が1万kmまで離れた超高感度・広帯域低周波電波望遠鏡3台 (アメリカ・LWA1、フランス・NDA、ウクライナ・URAN2)を併用して、4例の木星DAM波の同時観測に成功した。それらの観測データの相関解析から木星電波のビーム幅に関するメカニズムの理解を進展させた。本年度に得られた主な研究成果は国内・国際学会で発表し、博士学位申請論文として提出し、私は博士（理学）の学位を授与された。