ジオスペース(高さ400kmから約10万kmの間の宇宙空間)には、プラズマと呼ばれる電気を帯びた粒子群が存在している。プラズマは様々な電波を発生させ、プラズマ自身の分布やエネルギーを変化させることが知られている。

 中でも、周波数1ヘルツ程度の「電磁イオンサイクロトロン波動」と呼ばれる電波は、オーロラ活動や宇宙空間の放射線分布にも影響を及ぼすと考えられているが、これまでプラズマから電波が発生する瞬間は観測では捉えられていなかった。

 今回、名古屋大学宇宙地球環境研究所を中心とする国際共同研究グループは、電波とプラズマの位相関係からプラズマ分布の揺らぎを特定し、相互のエネルギー授受を求める新しい解析手法を開発。本手法を用いてNASAの科学衛星「THEMIS」の観測データを分析し、電磁イオンサイクロトロン波動が発生する瞬間を特定することに成功した。

 発表によれば、宇宙に存在するイオン群の中に数秒間だけ存在する左右非対称な穴(ホール)が発生し、この穴の存在によりイオン群のエネルギーが電波を生み出すという。数秒程度で発生・消滅するイオン群の穴の検出は、世界で初めての成果。

 研究グループは今後、同様の手法を宇宙プラズマの中で発生している様々な種類の電波の分析に応用していくとしている。特に、ジオスペース探査衛星「あらせ」の精密な観測データに適用することによって、長年謎とされてきた宇宙電波「ホイッスラー波動・コーラス」が生まれる様子が解明されることが期待されている。さらに、宇宙のプラズマと電波の相互のつながりを解明することによって、放射線やオーロラが変化する仕組みを明らかにし、宇宙天気予報に活用することも期待されているという。

論文情報:【Geophysical Research Letters】Ion hole formation and nonlinear generation of Electromagnetic Ion Cyclotron waves: THEMIS observations

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大学ジャーナルオンライン編集部

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