木星のオーロラは太陽風が引き起こす…JAXAの惑星分光観測衛星「ひさき」などで解明

宇宙 科学

木星極域のX線オーロラが磁力線を介して木星の磁気圏とつながっているイメージ図
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宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、木星のオーロラを長時間観測・検証結果から太陽風の速度と木星オーロラの強度が深く関わり合っていると発表した。

JAXAの惑星分光観測衛星「ひさき」、米国航空宇宙局(NASA)のチャンドラX線望遠鏡、欧州宇宙機関(ESA)のXMMニュートンなどによる長時間観測の結果明らかになった。

木星のオーロラは、地球のオーロラとは比べものにならないほど激しく大規模な現象で、電波、紫外線、X線などの多くの波長帯において地球のオーロラよりも百倍以上明るく光っている。

X線波長域で観測されるオーロラは、光速に近い速度の酸素や硫黄のイオンが木星大気に衝突して発光すると考えられている。しかし、イオンが光速近くまで加速されるメカニズムは長年の謎だった。

主に2つの仮説があり、1つ目が地球のオーロラと同様、太陽風の影響で加速されるというもので、もう1つが木星の高速自転と木星自身がもつ磁場、木星の衛星イオから供給されるプラズマによって加速されるというもの。

JAXAの惑星分光観測衛星「ひさき」、NASAのチャンドラX線望遠鏡、ESAのXMMニュートンなどで、木星のオーロラを2週間にわたって長時間観測した。

「ひさき」は太陽風との関連が強いオーロラを観測し、太陽風変動のタイミングとの関係を見積もった。チャンドラX線望遠鏡では、木星直径を100分割できるほどの高解像度で観測、X線オーロラの空間構造とその時間変化を捉えることに成功した。XMMニュートンの分光観測から、木星の衛星イオの火山ガスや太陽風に存在しうる酸素原子がX線を放射していることが分かった。

また、これらの観測結果を用い、太陽風の変動とX線オーロラの発生場所や場所による違いなどを比較したところ、太陽風の速度と木星オーロラの強度が深く関わり合っていることが明らかになった。さらに、数値計算の結果、X線オーロラを貫く磁力線は木星磁気圏と太陽風の境界面につながっていることも分かった。

このことは、X線オーロラは地球のオーロラと同様、イオンが太陽風の影響で加速されて発生している可能性が高いことを示唆している。今後さらに観測を進め、X線オーロラの解明を目指す。

今回の研究成果は、アメリカ地球物理学専門誌Journal of Geophysical Researchオンライン版に掲載された。
《レスポンス編集部》

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