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太陽将来計画の一つの可能性 紫外線望遠鏡による彩層・遷移層の 超高空間分解能観測

太陽将来計画の一つの可能性 紫外線望遠鏡による彩層・遷移層の 超高空間分解能観測. 勝川行雄 ( 国立天文台 ). SOLAR-B で残る課題. SOLAR-B は 可視光高空間分解能での光球磁場観測　 (SOT) EUV 、 X 線でのコロナ観測 (EIS, XRT) において、現在の究極に近い。 しかし、 SOLAR-B でできないことが多いことも確か 特に、彩層、遷移層の診断は不得意 SOT の彩層観測は CaII H ( 分光ができない ), Hα( 解釈が難しい ) 磁場観測として MgIb, NaI D ( 彩層下部のみ )

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太陽将来計画の一つの可能性 紫外線望遠鏡による彩層・遷移層の 超高空間分解能観測

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  1. 太陽将来計画の一つの可能性紫外線望遠鏡による彩層・遷移層の超高空間分解能観測太陽将来計画の一つの可能性紫外線望遠鏡による彩層・遷移層の超高空間分解能観測 勝川行雄 (国立天文台)

  2. SOLAR-Bで残る課題 • SOLAR-Bは • 可視光高空間分解能での光球磁場観測　(SOT) • EUV、X線でのコロナ観測 (EIS, XRT) において、現在の究極に近い。 • しかし、SOLAR-Bでできないことが多いことも確か 特に、彩層、遷移層の診断は不得意 • SOTの彩層観測はCaII H (分光ができない), Hα(解釈が難しい) • 磁場観測としてMgIb, NaI D(彩層下部のみ) • XRT/EISは>1MKのコロナ観測が中心 • 彩層、遷移層観測に適しているのは紫外線!!

  3. UV超高空間分解能望遠鏡 • 観測波長: 1000 – 3000 A, 必然的にスペースミッション 多くの面白い輝線があるのは<2000A • 口径50cm (SOLAR-B/SOTと同じ大きさ) 回折限界分解能 0.1”!! (@2000A) 同じ分解能を波長1μmで達成するためには口径2.5m • SOLAR-Bで培われた軽量化宇宙望遠鏡、検出器、チップチルト鏡のノウハウを出来る限り生かす • 高空間分解能に重きを置くと撮像観測だが、物理をやるためには分光が必要。さらには偏光観測もできるとよい

  4. これまで/これからのミッション • 人工衛星 (空間分解能、装置性能はまだまだ) • SMM / UVSP (1980-1985) • 分光観測 1000-3600 A • SOHO/SUMER (1996-) • 600 ～ 1600Aの分光観測、ラスタースキャンに制限 • TRACE (1998-) • C IV (1550A), Lyα (1215A) の撮像観測 (Lyαはあまり使われなかった) • SDO/AIA (2008-) • TRACEと同じUVバンドあり。full disk • ロケット実験 (本格的な観測はまだまだ) • HRTS (High Resolution Telescope and Spectrograph) • 8度打ち上げ (1975-1992)、Spacelabでも観測 (1985) • VAULT (Very high Angular resolution ULtraviolet Telescope) • Ly-alphaの撮像観測, 空間分解能0.3”、CIVはまだ • 3度打ち上げ、2度成功 • SUMI (Solar Ultra-violet Magnetograph Instrument) • C IV (1550A), Mg II (2800A) • 偏光観測が特徴、打ち上げまだ

  5. 輝線と温度 SUMER EIS この辺 Wilhelm et al. (1995)

  6. UV spectrum Spacelab2 SOHO/SUMER Lyα Lyβ

  7. 彩層、遷移層観測で見えること • 彩層、遷移層での磁気リコネクション、フロー • 定常な加熱、コロナループ足元（？） • 磁気キャンセレーション、XBP • 浮上磁場、サージ、ジェット • マイクロフレア、Blinker、Explosive events • 波動、衝撃波 • 光球からコロナへの波動伝播 • 彩層、遷移層での散逸、加熱 • フレア、粒子加速 • フレアカーネルの微細構造 • プレフレア現象 • 彩層蒸発

  8. 遷移層観測の重要性 • 光球-コロナのconnectivity 磁気要素とコロナ構造(磁気ループ)の”missing link”の解明 (->コロナ加熱を解く鍵がある!!) Schrijver (2001) SOLAR-B/XRT & EIS ?? SOLAR-B/SOT

  9. 光球とコロナのconnectivity (1) de Pontieu et al. (2003) 相関いい 相関悪い

  10. 光球とコロナのconnectivity (2) de Pontieu et al. (2003) Observation with DOT コロナと光球磁場のconnectvityは単純ではない。 コロナと光球だけ観測していてもどのように磁場つながっているか分からない。 彩層にも1秒角以下の構造は存在する 多分、遷移層にも。

  11. コロナループ足元観測 • TRACEによるコロナループに沿った温度分布の観測から、ループに沿って非一様な加熱が示唆されている (SOLAR-Bで再確認必要) • 足元近傍、遷移層で何か起こっている？ • 足元でのリコネクション ? • 波の散逸? Aschwanden et al. (2000)

  12. ループの足元に明るい構造 CDSによる遷移層観測 • 空間分解能が悪すぎて、1秒角以下の遷移層の構造は見えない。 コロナループが彩層、遷移層とどのようにつながっているか分からない 可視連続光 UV cont. Hα He I (104.5K) O IV (105.2K) Ne VI (105.7K) Mg IX (106.0K) 171A (FeIX/X)

  13. 遷移層におけるフロー 20-30万度に系統的なダウンフロー >50万度はアップフロー コロナ加熱、太陽風加速との関係を調査するために、空間的に分解する必要あり Peter & Judge (1999) Hassler et al. (1999) NeVIII (～60万度) Network上にアップフロー Fast solar windの源？ Coronal hole

  14. Bi-directional jets associated with explosive events • Si IV (～10万度)でexplosive eventに伴う blue & red shift -> Bi-directional jets -> reconnection! • CDSではOIVやOVで多数の”bliner”。ネットワークの磁場構造と対応していそう しかし、CDSの分解能は悪すぎ • 下(磁場)との関係、上(コロナ)との関係はまだよく分かっていない Inness et al. (1997)

  15. TRACE 1600A • 分解能は1” (0.5”/pixel) • 温度minimumのあたりの構造(UV連続光の寄与)とCIVによるより上空の構造が混ざっている • 　磁場のelementの運動や時間発展が高コントラストで観測できる • ただし、TRACEで見えているぶつぶつは、光球で見える磁気要素(facularやGBP)の塊に対応している • 　上空のフレア活動と関係して増光 • 　（フレアリボン、プレフレア増光) 磁気浮上 フレア2 フレア1

  16. これまで/これからのミッション • 人工衛星 (空間分解能、装置性能はまだまだ) • SMM / UVSP (1980-1985) • 分光観測 1000-3600 A • SOHO/SUMER (1996-) • 600 ～ 1600Aの分光観測、ラスタースキャンに制限 • TRACE (1998-) • C IV (1550A), Lyα (1215A) の撮像観測 (Lyαはあまり使われなかった) • SDO/AIA (2008-) • TRACEと同じUVバンドあり。full disk • ロケット実験 (本格的な観測はまだまだ) • HRTS (High Resolution Telescope and Spectrograph) • 8度打ち上げ (1975-1992)、Spacelabでも観測 (1985) • VAULT (Very high Angular resolution ULtraviolet Telescope) • Ly-alphaの撮像観測, 空間分解能0.3”、CIVはまだ • 3度打ち上げ、2度成功 • SUMI (Solar Ultra-violet Magnetograph Instrument) • C IV (1550A), Mg II (2800A) • 偏光観測が特徴、打ち上げまだ

  17. TRACE (Transition Region and Coronal Explorer) 口径30cmを4分割 Lyα CIV UV continuum 空間分解能は～1” (0.5”/pixel) WL

  18. SDO/AIA (Atomospheric Imaging Assembly) メインはEUVコロナ観測 TRACEと同様にUV観測も可能 ただし、full-disk観測。0.6”/pixel 口径20cmを2分割

  19. SDO/AIA Predicted Response Functions Effective Areas

  20. VAULT (Very high Angular resolution ULtraviolet Telescope) 口径30cm Lyαによる超高空間分解能観測

  21. SOHO/SUMER (Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation) CIV full disk mosaic

  22. SMM/UVSP (Ultraviolet Spectrometer and Polarimeter) 黒点上空の磁場 コロナループのフロー

  23. SUMI (Solar Ultra-violet Magnetograph Instrument)

  24. まとめ • 超高空間分解能観測で遷移層の微細構造、ダイナミクスを観測。 • SOLAR-Bや海外の他のミッションではカバーできない領域である • サイエンスの観点で要検討項目 • SOHO/SUMER、TRACE 1600A、VAULTの成果の吟味 • 撮像のみでよいか、分光もできないと意味がないか • 磁場測定も同時にできた方がよい • 真に重要なのはどの輝線か • 偏光観測ができると何か良いことはあるのか (Zeeman効果による磁場診断は難しい) • 技術的課題はたくさん。。。。

  25. スペースミッション 他の可能性 • HXR分光撮像 　(<- SOLAR-Bが観測できないもう一つ) • ターゲットはフレア、粒子加速 • Yohkoh/HXT、RHESSIでどこまで来たかを吟味する必要あり • すだれコリメータ + 「CdTe検出器」で、HXTライクなHXR望遠鏡 • ～数keVのエネルギー分解能(バルーン実験で実証済み)はHXTよりはるかによい • SXR分光撮像 • 極域観測 (磁場、seismology) など。。。

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