太陽の外層大気であるコロナには、何十年にもわたって存続している2つの主要な謎があります。太陽フレアは太陽表面上での爆発であり、その存在以来、全人類の総エネルギー消費量の 100 倍を超えることもあります。
最も驚くべきことと理解されていないことは、総エネルギーのかなりの部分が最初に加速された電子と陽子の形で現れ、効率が地上の加速器をはるかに上回っている理由です。そして第二に、表面のコロナは、明らかに静かな時間でも数百万度に加熱されています. 2つの謎は、磁場によって引き起こされることが一般的に認められているため、密接に関連している可能性があります。加熱は、多数のナノフレアの形で発生する可能性があります。これはあまり観測されていませんが、小さなフレア爆発です。
光速近くまで加速されたフレア電子は、放射光で電波を放射することで容易に観測することができます。それらは、太陽大気中のプラズマを加熱することによってエネルギーを失います。また、軟X線では数百万度の温度のプラズマが観測できます。したがって、電波と X 線の放射は、原因と結果によって関連しているようです。これは、ほとんどのフレアで、電波放射が X 線放射の数秒前にピークに達するという事実によって確認されます。効率と放出条件がすべてのフレアで同じである場合、2 つの放出はピーク光度で完全に相関すると予想されます。
観測された相関関係を図 2 に示します。強い電波放射を伴うフレアは、X 線で大きな光度を持っています。破線は一般的な関係を示しています。マイクロフレアから巨大な恒星フレアまで、5 桁の範囲で直線的です。
しかし、2 種類の太陽フレアは一般的な関係から外れています。ナノフレアは、太陽の静かな領域で発生する小さな爆発です。それらの電波放射は、通常のフレアよりも X 線放射との関係で小さいため、それらの比率は図 2 の破線の左側にあります。したがって、電波放射を放射する高エネルギーに電子を加速する効率が低いように見えます。これは、磁場が活動領域よりも小さい静かな太陽の特性であると考えられていました.
これで、大きなフレアの前に 3 つの小さなフレアが観測されました。これらはプリフレアとして知られており、メイン フェーズ フレアの 100 分の 1 です。数分後にメインフェーズフレアと同じ場所の活動領域で発生しました。それらは、X 線/電波の比率で、ナノフレアの電波が少ない傾向に従うか、それとも活動領域の通常のフレアの比率に従うか?
図 3 では、プレフレア X 線放射の 3 つのピークが示されています。また、観測された電波輝度も表示されます。後者はピークを示していません。したがって、プリフレアは電波望遠鏡の限界では検出されませんでした。それらは電波が乏しいため、ナノフレアに従います。
3 つのプリフレアの X 線放射と電波放射の比率も図 2 に示されています。電波放射が検出されなかったため、結果は上限であり、矢印で示されています。図 2 には、2 つの初期ピークと、フレアのメイン フェーズのメイン ピークも示されています。フレアの典型的な比率を示しています。
結論として、ナノフレアやプリフレアなどの最小のフレア爆発は、高エネルギー電子を放出する電波の加速効率が低くなります。違いを生むのは、未知の加速プロセスです。より多くのエネルギーが放出されるほど、電子はより高いエネルギーを達成できます。このプロパティは、一部のアクセラレーション モデルを除外し、他のモデルを優先します。たとえば、雪崩モデルは、フレアが同じ種類のより多くの爆発を引き起こす多数の要素爆発で構成されていることを提案しています。観測された特性を説明することはできません。一方、乱流モデルでは、高エネルギー電子の存在量が電力とともに増加するため、観測された挙動が予測されます。
今後数年間で、フレア、コロナ加熱、およびその他の現象をさらに調査するために、太陽に向けた 2 つの宇宙ミッションが行われる予定です。 2018 年には、全米規模の小型パーカー ソーラー プローブが打ち上げられます。 1年後、欧州宇宙機関が主導するより大きな国際ミッションが続きます。両方のミッションには、近太陽媒体を精査し、補完的な観測計画に協力するための多数の機器が装備されています。
これらの調査結果は、電波の静かな太陽プリフレアの観測というタイトルの記事で説明されています。 、Solar Physics ジャーナルに掲載されました。この作業は、スイスの FHNW および ETH チューリッヒの Arnold O. Benz が主導し、Marina Battaglia (FHNW、スイス) および Manuel Guedel (ウィーン大学) と協力して行われました。
