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宇宙探査

太陽圏の境界を三次元でマップ化することに世界で初めて成功

2021年6月25日(金)18時15分
松岡由希子

2018年11月にはボイジャー2号が「ヘリオポーズ(太陽圏界面)」を通過し話題となった NASA/JPL-Caltech

<太陽圏観測衛星IBEXは、太陽系と星間宇宙との境界付近の地図の作成を目的として2008年に打ち上げられていたが、太陽圏の境界を三次元でマップ化することに成功した>

太陽圏(ヘリオスフィア)とは、太陽から吹き出す極めて高温で電離した粒子「太陽風」で生成される太陽系の周囲の泡であり、有害な星間放射から地球を守る役割を担っている。

太陽風は星間物質と相互作用すると減速しはじめる。この地点を「末端衝撃波面」といい、低速度の太陽風と星間物質が混じり合う領域「ヘリオシース」を経て、太陽風と星間物質との圧力が均衡となって完全に混じり合う境界面「ヘリオポーズ」に達する。

太陽圏観測衛星IBEXは、2008年に打ち上げられていた

アメリカ航空宇宙局(NASA)の太陽圏観測衛星IBEXは、太陽系と星間宇宙との境界付近の地図の作成を目的として2008年に打ち上げられ、ヘリオシースから飛来する粒子を観測している。

米ロスアラモス国立研究所(LANL)の研究チームは、太陽圏観測衛星IBEXが2009年から2019年までの太陽活動周期にわたって収集した観測データを用い、太陽圏の境界を三次元でマップ化することに世界で初めて成功した。

一連の研究成果は、2021年6月10日、学術雑誌「アストロフィジカルジャーナル」で発表されている。

太陽圏観測衛星IBEXはエネルギー中性原子を検知

太陽風からの粒子と星間風からの粒子が衝突すると、エネルギー中性原子(ENA)が生成される。太陽圏観測衛星IBEXは、これらのエネルギー中性原子を検知している。太陽風の強さは一様でなく、2〜6年後に返ってくるエネルギー中性原子の信号は、衝突時の太陽風の強さによって変動する。

研究チームは、太陽風とエネルギー中性原子の信号の強弱のパターンが同じであることに着目。コウモリが超音波を発してその反響により物体の距離や方向、大きさなどを把握する「反響定位」の手法を応用し、エネルギー中性原子の信号の時間差をもとにエネルギー中性原子の発生源の距離を算出し、マップ化した。

heliosphere-gif.gif

(太陽圏の境界を三次元で表わしたこのマップ:Los Alamos National Laboratory)


研究チームが作成したマップによると、太陽からヘリオポーズまでの最短距離は110〜120AU(天文単位:約165億キロ〜180億キロ)で、反対方向には350AU(約525億キロ)以上伸びている。

研究チームでは、太陽圏の境界を三次元で表わしたこのマップが「太陽風と星間物質がどのように相互作用しているか」のさらなる解明に役立つと期待を寄せている。

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