水星の電子加速とオーロラの源を解く局所的なコーラス波動を発見～日欧協力で、水星磁気圏の電磁環境の一端が初めて明らかに～

大村善治 生存圏研究所教授、栗田怜 同准教授、尾﨑光紀 金沢大学准教授、八木谷聡 同教授、松田昇也 同准教授、笠原禎也 同教授、笠羽康正 東北大学教授、宇宙航空研究開発機構（JAXA）宇宙科学研究所の中澤暁氏および村上豪助教、マグネデザイン株式会社、フランス・プラズマ物理学研究所（Laboratoire de Physique des Plasmas）の国際共同研究グループは、電子を効率よく加速、散乱させる電磁波（コーラス波動）が水星の朝側（水星から約1,200km内）で発生していることを、世界で初めて明らかにしました。このコーラス波動で散乱された電子は水星表面で衝突し、X線を放射（X線オーロラを発生）させます。この成果は、発生メカニズムが十分に分かっていなかったX線オーロラの駆動源が、水星のコーラス波動であったことを直接示すものです。

水星は、地球と同じく固有の磁場とその磁場が支配する領域（磁気圏）を持っています。地球では、電磁波の一種であるコーラス波動が夜側から昼側の広い範囲で観測されます。このコーラス波動は、低いエネルギーの電子を効率よく放射線になるまで加速することが知られています。地球周辺宇宙（静止軌道までの領域）では急激な放射線の増加による人工衛星の障害が時に発生し、その要因としてコーラス波動が深く関わっています。一方、水星の磁場は地球と比べて約1%と弱く、地球のようなコーラス波動が発生するかは分かっていませんでした。

水星磁気圏探査機「みお」に国際共同研究グループが搭載した電磁波観測器「PWI」で史上初の水星での電磁波観測が行われ、その交流磁界データから水星朝側の限られた領域で強いコーラス波動が初検出されました。朝側の局所的な領域で発生していたコーラス波動に対し、水星の大きくゆがんだ磁力線の形が、コーラス波動の発生に強く影響していることを国際共同研究グループは指摘しています。水星でのコーラス波動の初実証は、太陽系の全ての固有磁場を持つ惑星でコーラス波動が発生する普遍性を明らかにし、水星の小さい磁気圏でも高いエネルギーの電子が作られ、水星表面へ電子を降下させ、X線オーロラを発生させることを示したものです。また、人類の産業活動が宇宙圏へ拡大するうえで、月や火星などの弱い磁場を含む宇宙空間のプラズマ環境理解へも貢献する成果です。

　本研究成果は、2023年9月14日に、国際学術誌「Nature Astronomy」に掲載されました。

詳しい研究内容について

水星の電子加速とオーロラの源を解く局所的なコーラス波動を発見～日欧協力で、水星磁気圏の電磁環境の一端が初めて明らかに～

研究者情報

大村善治 名誉教授  京都大学教育研究活動データベース　　

栗田怜 准教授　　  京都大学教育研究活動データベース　

京都大学　プレスリリース

https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-09-15-1