中村紗都子 生存圏研究所研究員、大村善治 同教授、小路真史 名古屋大学特任助教、三好由純 同准教授、加藤雄人 東北大学准教授、桂華邦裕 東京大学助教、笠原慧 同准教授らの研究グループは、日米の国際共同研究により、ジオスペース（高さ400kmから約10万kmの間の宇宙空間）のプラズマにおける新しい解析手法を開発し、NASAの科学衛星「THEMIS」の観測データを用いて、周波数1ヘルツ程度の電波が宇宙のプラズマの中から発生する瞬間の観測に成功しました。
本研究成果は、2017年9月14日付けで米国地球物理学連合の発行する論文速報誌「Geophysical Research Letters」電子版に掲載されました。
研究者からのコメント
私たちが开発した手法は、2016年12月に闯础齿础によって打ち上げられたジオスペース探査卫星「あらせ」に応用され、宇宙に存在する电子によって作り出される电波の発生过程を明らかにします。また、宇宙に存在する様々な种类の电波が生まれる仕组みを解明するのに活用されていくことが期待されています。
本研究成果のポイント
- ジオスペースのプラズマにおける新しい解析手法の开発
- ジオスペースの电波の発生场所の特定と発生メカニズムの解明
- 宇宙环境の理解への贡献
概要
ジオスペースのプラズマからは、様々な电波が発生しており、プラズマの分布やエネルギーを変えてしまうことが知られています。特に周波数1ヘルツ程度の「电磁イオンサイクロトロン波动」と呼ばれる电波は、放射线（放射线帯の电子）の分布を変えたり、オーロラの発生に寄与したりすると考えられています。しかし、これまで、プラズマの中から电波が発生する瞬间は観测では捉えられていませんでした。
本研究グループは、电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开発しました。狈础厂础の科学卫星罢贬贰惭滨厂のデータを、本手法を用いて详细に分析することによって、电磁イオンサイクロトロン波动の発生する瞬间を特定することに成功しました。そして、电波が発生しているときには、その场所に存在するイオン群の中に、数秒间だけ存在する左右非対称な穴（ホール）が作り出されることを発见しました。また、この穴の存在によって、イオン群のエネルギーが电波を生み出していることを実証しました。
本研究グループが开発した手法は、今后、宇宙プラズマの中で発生している様々な种类の电波の分析に応用されていくことが考えられています。特に、昨年12月に打ち上げられた闯础齿础の科学卫星「あらせ」の観测データに适用することによって、明灭するオーロラを作り出している起源といわれる、周波数数千ヘルツの电波「ホイッスラー波动?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ます。
（図上）地球周囲の宇宙空间であるジオスペースにおける自然电波発生の様子
（図下）左下は狈础厂础の科学卫星罢贬贰惭滨厂で観测された磁场のスペクトルで、14：40前后に周波数が上昇する电波（电磁イオンサイクロトロン波动）が観测されている（白点线で强调）。中央はイオンと电波の共鸣の模式図。右上は电波発生の理论的に示唆される电波発生时のイオン群の分布で、図面右寄りに薄い密度の穴（青色で表现）が现れる。右下が、罢贬贰惭滨厂が捉えたイオンの穴で、右上の低密度领域に対応する。
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Masafumi Shoji, Yoshizumi Miyoshi, Yuto Katoh, Kunihiro Keika, Vassilis Angelopoulos, Satoshi Kasahara, Kazushi Asamura, Satoko Nakamura, Yoshiharu Omura (2017). Ion hole formation and nonlinear generation of electromagnetic ion cyclotron waves: THEMIS observations. Geophysical Research Letters, 44(17), 8730–8738.
- 日刊工業新聞（11月6日 17面）に掲載されました。
