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| - No.262 目次 |
| - 新年の御挨拶 |
| - ISAS事情 |
| - 特集にあたって |
| - 第１章 はじめに |
| - 第２章 「ひのとり」から「ようこう」へ |
| - 第３章 「ようこう」の観測装置 |
| + 第４章 「ようこう」の科学成果 |
| - 4.1 概観 |
| - 4.2 硬X線で見た新しい太陽フレアの姿 |
| - 4.3 フレアの磁気リコネクションモデル |
| + 4.4 フレアに伴うX線プラズモイド噴出現象 |
| - 4.5 S字マークは要注意 |
| - 4.6 X線ジェット |
| - 4.7 活動的なコロナ |
| - 4.8 コロナ加熱 |
| - 4.9 コロナの観測から分かった磁気周期活動 |
| - 第５章 国内の共同観測 |
| - 5.1 太陽を波長10Åと波長108Å(=１cm)で見る |
| - 5.2 フレア望遠鏡との協力 |
| - 5.3 飛騨天文台との協力観測 |
| - 第６章 「ようこう」からSOLAR-Bへ：新しい挑戦 |
| - 日本的発想と国際協力 |
| - 水星の日面通過 |
| - 太陽フレアと磁気圏サブストームの比較リコネクション学の発展 |
| - 全世界への「ようこう」データの配信 |
| - 「ようこう」と世界の科学者たち |
| - 日食観測は鬼門！ |
| - 英語になったTOHBAN(当番) |
| - 「ようこう」関連の国際会議，成果出版物 |
| - 「ようこう」関係受賞一覧 |
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4.4 フレアに伴うX線プラズモイド噴出現象
「ようこう」が打ち上げられてから３ヵ月が過ぎた頃，多くの研究者を驚かせる一連の画像が軟X線望遠鏡から送られてきました。そこには，フレアループの上空で飛び出すプラズマの「かたまり」(プラズモイド)が鮮明に写しだされていたのです。その内の１枚を図4.10に示します。そもそもX線を放射しているのですから，このX線プラズモイドは非常に高温であるはずです。このようなX線プラズモイドは過去のX線観測では見つかっていませんが，「ようこう」の軟X線望遠鏡画像の高画質が検出を可能としたのです。
それでは，このX線プラズモイドが太陽フレアといかなる関係にあるのか，今までに何が分かってきたのかを説明していくことにしましょう。
図4.10：軟X線観測で捉えられたX線プラズモイドの噴出現象。
(1991年12月2日) ネガ表示(濃い色ほどX線強度が強い)。
このプラズモイドは上方に向かって噴出している。
フレアのメカニズムとプラズモイドの噴出現象
太陽フレアには短寿命(数分〜数十分)のものから長寿命(数時間以上)のものまで，さまざまなバリエーションがあります。長寿命フレアでは，しばしば，プロミネンスの噴出現象が見られます。プロミネンスは約１万度のプラズマから放射される光(Hα線)で観測されますから，長寿命フレアでは低温プラズマの噴出は珍しいことではなかったのです。
「ようこう」は，このプロミネンスの噴出した下方に，カスプ構造やアーケード構造をしたフレアループが軟X線で明るく輝くことを見つけました。両者の位置関係，発生のタイミング，フレアループ内の温度構造を調べた結果，長寿命フレアではフレアループの上空で磁力線のつなぎかえ(磁気リコネクション)が起きていることが明らかになりました。
他方，短寿命なインパルシブ・フレアでは，プロミネンスの噴出が見られることは稀で，また，軟X線の観測でもひとつのループがひときわ明るく見えるだけなので，発生メカニズムが長寿命フレアとは異なるのではないか，と思われてきました。ところが，「ようこう」の硬X線観測によってフレアループ上空に位置する硬X線源が発見され，さらには，フレアループやこの硬X線源のさらに上空でX線プラズモイドの噴出現象が見つかったのです。図4.11にその１例を示します。
図4.11： インパルシブ・フレアに伴うプラズモイド噴出。
(1992年10月5日) ネガ表示。
また，長寿命フレアでもX線プラズモイドの噴出が起きています。1992年２月21日の長寿命フレアの例を図4.12に示します。カスプ構造をしたフレアループの上空を飛んでいるX線プラズモイドがはっきりと見えます。
図4.12：長寿命フレアに伴うプラズモイド噴出(1992年2月21日)。
プラズモイド(矢印)の下方にカスプ構造をしたフレアループが見える。
カスプ構造は時間とともに成長する。
このように，どちらのタイプのフレアでもX線プラズモイドの噴出が起っています。X線プラズモイドの発見によって，短寿命のインパルシブ・フレアも，長寿命フレアと同じように，コロナ上層で起こる磁気リコネクションがフレアの爆発エネルギーを供給しているという，統一的な理解ができるようになりました。
X線プラズモイドの性質
｢ようこう｣が見つけたX線プラズモイドの性質をまとめてみます。
X線プラズモイドの温度は，通常，700万〜1,500万度で，フレア時に明るく輝くフレアループ(1,500万〜2,000万度)や，しばしばフレアループのすぐ上空に見られる超高温領域(1,500万〜3,500万度)ほどには高温ではありません。
X線プラズモイドの噴出方向ですが，フレアループのすぐ上空に超高温領域が現れる方向と一致していることが多い(約60%)ことが分かりました。この超高温領域は磁気リコネクションの発生箇所そのもの，もしくは磁気リコネクションに伴う衝撃波を見ていると考えられますから，X線プラズモイドが磁気リコネクションに直接的に関係した現象であることが分かります。
噴出速度は10〜400km/s程度のものが大部分で，インパルシブ・フレアに伴うX線プラズモイドの方が長寿命フレアに伴う場合よりは速い速度で飛んでいくという傾向があります。磁気リコネクション説によると噴出速度はアルフベン波の速度と関係づけられるはずですから，インパルシブ・フレアは長寿命フレアよりもフレア領域の磁場が強いために噴出速度が速くなると解釈されます。
さて，X線プラズモイドはいつ飛び出すのでしょうか？ フレア開始前よりなんらかの「かたまり」の痕跡を見ることのできるX線プラズモイドを調べていくと，フレアの始まる10〜15分前に姿を現し，その後フレアが始まるまで数km/s〜10km/s程度のゆっくりとした速さで上昇しています。そして，フレア(フレアに伴う硬X線放射)の始まりと時をほぼ同じくして，X線プラズモイドは突然強い加速を受け，噴出となることが分かりました(図4.13参照)。このタイミングに関する研究から，フレア・メカニズムである磁気リコネクションの進行を速めるのにプラズモイドが一役かっているのではないかと思われます。
図4.13：プラズモイドの高度と硬X線放射の時間変化(1993年11月11日のフレア)。プラズモイドは硬X線フレアの開始付近で突然強い加速を受けている。
最後に構造ですが，そもそもX線プラズモイドがフレアに比べるときわめて暗い現象であること，「ようこう」の軟X線望遠鏡がフレア本体の観測に最適化されており，広く周辺部を最高の空間分解能で観測するように設計されてなかったことなどの制約により，なかなか断定的なことは言えませんが，なんとなく捩れたループのように見えるような気がします。図4.10や図4.12からは，皆さんにはどのように見えるでしょうか？
すべてのフレアはX線プラズモイドを伴う
それでは，すべてのフレアでX線プラズモイドの噴出が起きているのでしょうか？ 答えはイエスのようです。さきに述べたプラズモイド噴出のタイミングを考慮しながらたくさんのフレアを調べたところ，約70%のフレアでX線プラズモイドを見つけることができました。フレアのX線強度ごとにプラズモイドの有無を調べてみると，最もX線強度が強いXクラスのフレア(現象数は少ないですが)では100%，次に強いMクラスでは約80%，Cクラスでは約35%のフレアでX線プラズモイドが見つかるという結果になりました。フレアのX線強度が弱くなるとプラズモイド検出の割合が下がるのは，X線プラズモイドが小さく，寿命も短くて観測が困難になるのではないか，と推測できます。どうやら，すべてのフレアがX線プラズモイドの噴出を伴うと結論できそうです｡
「ようこう」によって発見されたX線プラズモイドは，太陽フレアや磁気リコネクションの理解に大きな役割を果たしてきました。フレアのメカニズムである磁気リコネクションは，地球磁気圏も含め，宇宙のいたるところで起きている重要な天体プラズマ現象です。太陽は磁気リコネクション領域を詳細に観測できる唯一の星であり，X線プラズモイドは磁気リコネクションを理解する重要な鍵の一つです。今後の研究の進展を期待しています。
(大山 真満，秋山 幸子)
