国立天文台,ミリ波での太陽黒点観測に成功

国立天文台の共同研究グループは野辺山45m電波望遠鏡を用いて,ミリ波で太陽黒点の観測を行なった。その結果,ミリ波で見た太陽黒点の中心部が周囲より暗い「黒い点」であることを初めて立証した(ニュースリリース)。

太陽黒点には強い磁力が存在し,その影響で周囲よりも温度が低い層が見えるので,可視光で見える領域「光球」では黒く見える。一方,ミリ波とでは「彩層」と呼ばれる光球面より上空の大気が見える。彩層では光球の磁場がどのように広がっているのか分かっておらず,その影響を受ける大気の温度や密度構造も良く分かっていない。

ミリ波で見た黒点の明るさは,黒点上空の大気の状態を推測する重要な指標であるとも言えるが,大型の電波望遠鏡を用いた太陽観測は技術的に難しく,これまであまり行なわれてこなかった。そこで,野辺山45m電波望遠鏡を用いてミリ波での太陽黒点観測を試みた。野辺山45m電波望遠鏡は,ミリ波を観測できる電波望遠鏡では世界最大の口径で,黒点の構造を空間的に分解することができる。

暗い天体を観測するために極限まで感度を高めた電波望遠鏡では,太陽の強い電波信号は飽和し,正常に観測できない。そこで「太陽フィルタ」という特殊な電波減衰装置を独自に開発し,野辺山45m電波望遠鏡に装着した。太陽フィルタは電波の特性を変えずに強度だけを減衰させるため,安全に太陽の科学観測ができる。

その結果,太陽黒点の中心はミリ波では確実に暗いことがわかった。これは今までのミリ波が放射される層「彩層」のモデルが実は全部間違っている可能性を示唆すもの。電波は彩層大気の状態の影響を受けにくい性質があり,今回の研究は太陽の彩層大気を診断する新しい手法をもたらしたという点でも注目すべき成果と言える。

今回,ミリ波において「黒点は黒い点なのか?」という極めて単純な,しかし誰も答えたことの無い問題を明らかにした。国立天文台は南米チリにおいて諸外国と共同で大型のミリ波・サブミリ波電波干渉計ALMAを運用していおり,今回の研究で得られたノウハウが活かされ,ALMAでも近い将来太陽の観測が可能になりそうだとしている。ALMAでは今までにない極めて高い空間分解能で太陽彩層の電波観測が可能となるため,新たな成果が期待される。

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