多角的アプローチによる木星放射線帯変動メカニズムの研究

使用多方面的方法研究木星辐射带波动的机制

• 批准号: 18J01999
• 负责人: 北 元
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J01999/
• 关键词: 木星; 放射線帯; オーロラ; イオプラズマトーラス; ひさき衛星; ALMA

木星放射線帯の時間・空間変動を説明するシナリオの一つとして、熱圏の風速場が磁力線を介して放射線帯に影響を及ぼしている、というシナリオが提唱されている。本年度はALMAの上層大気風速場観測データからシナリオの検証を進めた。データは空間分解能やS/Nが十分では無いものの、昼夜間対流や風速擾乱成分を抽出することができた。昼夜間対流は放射線帯の朝夕非対称性と関係しており、風速擾乱成分は放射線帯電子の拡散係数に対応する。昼夜間対流は予想していた風速よりも遅い可能性が示唆され、放射線帯空間分布を説明する別のシナリオを準備する必要があることがわかった。風速擾乱成分から拡散係数を見積もると、過去に提唱されてきた値を概ね一致した。これらの結果は今後の観測で再確認する必要があり、次回の提案に向けた課題を整理できた。また、木星オーロラやイオプラズマトーラスが放射線帯に与える影響を調べるため、ひさき衛星のデータ解析を進めた。本年度はひさき衛星の位置ずれを補正する手順を改良し、ガイドカメラ故障後の2016年～2019年のデータに対して適応した。オーロラの強度変動については同時期のハッブル宇宙望遠鏡のデータと同様の傾向が得られ、解析手法に問題無いことが確認できた。イオトーラスの発光強度変動からは小規模な火山活動の増大が確認され、木星磁気圏への影響が予想される。今後ひさきとインドの電波干渉計GMRTのデータを比較し、オーロラ変動や火山活動が放射線帯に与える影響を調べる。電波干渉計データについては、電離層変動による電波イメージに歪みを補正する新たな解析パイプラインを導入した。この解析パイプラインにより微弱な構造を検出だけでなく、再現性・解析時間の短縮も可能となった。今後はすべてのデータに対してパイプライン処理を施し、木星放射線帯に時空間変動があったか調べる。

为解释木星辐射带的时间和空间变化而提出的一种设想是，热层中的风场通过磁场线影响辐射带。今年，我们利用ALMA的高层大气风场观测数据进行了情景验证。尽管数据没有足够的空间分辨率或信噪比，但我们能够提取白天和夜间的对流和风速扰动分量。昼夜对流与辐射带早晚不对称性有关，风速扰动分量对应辐射带电子扩散系数。有人提出白天和夜间的对流可能比预期的风速慢，并发现有必要准备另一个情景来解释辐射带的空间分布。当根据风速扰动分量估算扩散系数时，与过去提出的值大体一致。这些结果需要通过未来的观察来重新确认，并且我们能够为下一个提案组织问题。我们还分析了久崎卫星的数据，以研究木星极光和电浆环对辐射带的影响。今年，我们改进了久崎卫星位置偏差的校正程序，并将其应用于引导相机故障后的2016年至2019年的数据。对于极光的强度波动，与哈勃太空望远镜同期数据得到了类似的趋势，证实了分析方法没有问题。 Iotorus发射强度的波动证实了小规模火山活动的增加，预计这将对木星磁层产生影响。未来，我们将对比Hisaki和印度GMRT射电干涉仪的数据，研究极光波动和火山活动对辐射带的影响。关于射电干涉仪数据，我们引入了一种新的分析管道，可以纠正电离层波动引起的射电图像失真。该分析流程不仅可以检测弱结构，还可以提高再现性并缩短分析时间。未来，我们将对所有数据进行管道处理，以研究木星辐射带是否存在时空变化。

项目成果

Short-term Variation in the Dawn?Dusk Asymmetry of the Jovian Radiation Belt Obtained from GMRT and Hisaki EXCEED Observations

GMRT和Hisaki EXCEED观测获得的木星辐射带黎明、黄昏不对称性的短期变化

• DOI: 10.3847/2041-8213/ab0427
• 发表时间: 2019
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Kita H.;Misawa H.;Bhardwaj A.;Tsuchiya F.;Murakami G.;Tao C.;Kimura T.;Yoshioka K.;Yamazaki A.;Kasaba Y.;Yoshikawa I.;Fujimoto M.
• 通讯作者: Fujimoto M.

Jovian UV Aurora's Response to the Solar Wind: Hisaki EXCEED and Juno Observations

木星紫外线极光对太阳风的响应：Hisaki EXCEED 和朱诺观测

• DOI: 10.1029/2019ja026997
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Space Physics
• 作者: Kita H.;Kimura T.;Tao C.;Tsuchiya F.;Murakami G.;Yamazaki A.;Yoshioka K.;Ebert R.W.;Wilson R.J.;Allegrini F.;Clark G.;Connerney J. E. P.;Gladstone G. R.;Yoshikawa I.;Fujimoto M.
• 通讯作者: Fujimoto M.

Ultraviolet aurora’s response to solar wind measured with Hisaki and Juno

Hisaki 和 Juno 测量紫外线极光对太阳风的响应

• 发表时间: 2018
• 作者: H Kita;T Kimura;C Tao;F Tsuchiya;G Murakami;A Yamazaki;R W Ebert;P W Valek;G B Clark;J E P Connerney;R Gladstone;K Yoshioka;Y Kasaba;I Yoshikawa;M Fujimoto
• 通讯作者: M Fujimoto

Investigating Solar Wind‐Driven Electric Field Influence on Long‐Term Dynamics of Jovian Synchrotron Radiation

研究太阳风驱动电场对木星同步加速器辐射长期动力学的影响

• DOI: 10.1029/2018ja025849
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Space Physics
• 作者: Han S.;Murakami G.;Kita H.;Tsuchiya F.;Tao C.;Misawa H.;Yamazaki A.;Nakamura M.
• 通讯作者: Nakamura M.

Study on the dawn-dusk asymmetry of Jupiter’s radiation belt using radio interferometer and Hisaki

利用射电干涉仪和Hisaki研究木星辐射带黎明-黄昏不对称性

• 发表时间: 2019
• 作者: Hajime Kita;Hiroaki Misawa;Anil Bhardwaj;Fuminori Tsuchiya;Go Murakami;Chihiro Tao;Tomoki Kimura;Kazuo Yoshioka;Atsushi Yamazaki;Ichiro Yoshikawa;Masaki Fujimoto
• 通讯作者: Masaki Fujimoto