宇宙からの電磁波で高速明滅する陽子オーロラ
【2018年2月7日 国立極地研究所】
オーロラは、宇宙空間から地球へと運ばれてきた電荷を持った粒子が、高度100km付近の超高層大気と衝突したときに起こる発光現象だ。特にマイナスの電荷を持った電子の衝突によって発光する電子オーロラは、カーテン状や雲状などさまざまな形態があり、中には1秒以下で明滅するタイプもあることがわかってきている。
一方、プラスの電荷を持った陽子の衝突によって陽子オーロラも光ることが知られているが、陽子オーロラは電子オーロラに比べて暗いために観測が難しく、その時間変化等についてはよくわかっていなかった。
カナダで観測された電子オーロラと陽子オーロラ(オーロラを強調するためにカラースケールを調整)(提供:国立極地研究所のリリースページより、以下同)
金沢大学の尾﨑光紀さんたちは、通常のCCDカメラよりも高速・超高感度を有するEM-CCDカメラとStockwell変換と呼ばれる信号解析法を併用し、暗い陽子オーロラを詳しく調べた。そして、オーロラ・電磁波観測ネットワーク「PWING」の国際拠点の一つであるカナダ・アサバスカ観測点でとらえられたオーロラの高速撮像(1秒間に110枚撮像)のデータと、同点で観測された宇宙空間からやってくる微弱な電磁波のデータから、宇宙からの電磁波の一種である「電磁イオンサイクロトロン波動」と同じ周期で陽子オーロラが明滅していることを世界で初めて明らかにした。
(上)2016年1月2日に観測されたオーロラ光の明滅変動、(下)宇宙の電磁イオンサイクロトロン波動に相当する地上の地磁気脈動の電力変動。電磁波の電力変化が強くなる6:09~6:17の間にオーロラ光も電磁波と同じ周波数帯で明滅していることがわかる
今回の結果は、地球周辺での宇宙空間において電子だけでなく陽子も激しく時間変化していることを示すものである。陽子オーロラの観測は、宇宙空間に存在する通常より高いエネルギーを持つ陽子の時空間変化を地上から知る手がかりとなり、地球周辺の宇宙環境を明らかにする上で重要な知見となる。また、電磁イオンサイクロトロン波動は宇宙の放射線(放射線帯電子)を変調させ、大気に散乱させる効果があることが知られており、こうした宇宙放射線の動態解明に陽子オーロラの観測が貢献すると期待される。
陽子オーロラは一地点の観測範囲を超える数千kmにもわたって発生する場合もあるため、PWINGと日本が中心となって地球周辺の放射線の様相を調べている科学衛星「あらせ」との共同観測が重要となる。地球周辺の宇宙環境のグローバルな時空間変動を理解することは、人工衛星の安全な運用にも役立つだろう。
〈参照〉
- 国立極地研究所:宇宙からの電磁波で高速明滅する陽子オーロラを発見! ~日本とカナダの国際共同観測~
- Geophysical Research Letters:Discovery of 1-Hz range modulation of isolated proton aurora at subauroral latitudes 論文
〈関連リンク〉
- PWING
- ジオスペース探査衛星「あらせ」
- アストロアーツ 投稿画像ギャラリー:オーロラ
関連記事
- 2019/12/06 オーロラを発生させる高エネルギー電子が大気圏に降り注ぐ仕組みを解明
- 2019/05/23 60年前の扇形オーロラと巨大磁気嵐の関連
- 2019/04/16 太陽風によって温められる木星大気
- 2019/02/12 オーロラ爆発で低高度まで降り注ぐ電子
- 2019/01/23 地球近傍宇宙のコーラス波動と突発発光オーロラの同時観測に成功
- 2018/09/11 粒子の加速を電磁波が仲介する瞬間を磁気圏で初検出
- 2018/09/04 エネルギッシュな土星の北極のオーロラ
- 2018/08/09 強い磁場を持つ、主なき「浮遊惑星」
- 2018/07/31 火星で発生する陽子オーロラ
- 2018/03/22 一見オーロラのような、紫色の発光現象「スティーブ」
- 2018/02/16 衛星「あらせ」、明滅するオーロラの起源を解明
- 2018/01/23 銀座でアラスカの夜空をリアルタイム体験
- 2017/11/06 南北で不揃いな木星のオーロラ
- 2017/09/22 江戸時代の古典籍に記録が残る史上最大の磁気嵐
- 2017/09/22 宇宙プラズマから電波が発生する瞬間を特定
- 2017/09/13 木星のオーロラがもたらす大きな謎
- 2017/09/07 11年ぶり、最強クラスの太陽フレアが発生
- 2017/05/25 「ひさき」、木星オーロラの爆発的増光を観測
- 2016/09/05 初めて接近観測された木星の両極、多数の嵐や巨大オーロラ
- 2016/05/18 ISSで起こる電子の集中豪雨