JAXAら、地球周辺の宇宙空間における、電磁波を介した水素イオンからヘリウムイオンへのエネルギー輸送を検出

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宇宙航空研究開発機構(JAXA)は2018年9月7日、東京大学、名古屋大学、東北大学と共同で、地球周辺の宇宙空間で、水素イオンからヘリウムイオンへ電磁波を介してエネルギーが輸送されている過程を検出することに成功したと発表した。

分子や原子同士は、衝突することで、熱や運動といったエネルギーをやりとりする。しかし、大気圏の外では物質の密度が低いため、粒子同士はぶつからず、電磁波を介してエネルギーのやりとりをする。そして、高エネルギーの荷電粒子が高層大気に降り込むことで起こるオーロラもまた、地球磁気圏の低エネルギーの粒子が電磁波によりエネルギーを得ることで起こると考えられている。

研究チームは今回、さまざまな計測器が搭載されている4機からなる衛星編隊、MMS(Magnetospheric Multiscale)衛星編隊からのデータを解析した。そして、同データから、水素イオンの一部が電磁波にエネルギーを渡していること、そして、ヘリウムイオンが電磁波からエネルギーを受け取っていることを発見。水素イオンからヘリウムイオンへとエネルギーが運ばれる現象を捉えることに成功した。

この現象を検出できたのは、MMS衛星編隊の観測装置が、従来の装置に比べ、20倍も時間分解能が高いこと、また、新しく開発したデータ解析手法のおかげであるという。

そして、この研究により、電磁波と高エネルギー電子の複雑な相互作用についての理解が進む道筋がついたと説明。さらには、電子の加速メカニズムや、磁気嵐の発達過程の解明のため地球磁気圏を観測しているJAXAのジオスペース探査衛星「あらせ」のデータ解析への応用が期待されるとしている。

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