成層圏の気球望遠鏡が太陽の磁場構造の複雑さを暴く
高度約35キロメートルの成層圏を漂う気球から太陽を観測する方法が、従来の地上観測では見えなかった微細な構造を次々と明らかにしている。2024年に実施されたSUNRISE III（サンライズスリー）ミッションは、1メートルの太陽望遠鏡をゴンドラに吊り下げた装置で太陽大気を撮影し、その成果をまとめた3本の科学論文が天体物理学ジャーナルレターズ（Astrophysical Journal Letters）に掲載された。
気球を使う理由は単純だ。地球の大気は乱流のため、地上からの観測では太陽表面の微細な磁気的特徴まで鮮明に捉えられない。ロケット打ち上げの機械的な制約を受けない気球なら、大気のほぼ上方に浮かぶことで観測精度を大幅に高められる。
太陽静穏領域に隠れた複雑な磁場パターン
SUNRISE IIIが得た画像から、太陽大気の「静穏太陽」（sunspots以下の高エネルギー領域より目立たない部分）の構造が従来の理解より複雑であることが判明した。研究チームはSun rise Chromospheric Infrared spectroPolarimeter（SCIP）を用いて太陽のフルストークス偏光測定を実施し、複数の大気層での磁場の方向と強度を再構成した。
従来、太陽色球（chromosphere）の「カノピー」は垂直な磁束管が支配的だと考えられていた。しかし、SCIPのデータは予想外の磁気スレッドに満ちたカノピーの姿を映し出した。これらのスレッドは幅が725キロメートルと太陽全体に比べて狭く、磁力は10～20ガウスの間で変動し、黒点の半影周辺に見られるような規則的なパターンを示している。さらに注目すべきは、周囲のカノピーとは反対の極性を持つ「opposite-polarity intrusion」（OPI）と呼ばれる異常がときおり現れることだ。
研究チームは「カノピー磁場は単純に拡大する構造ではなく、多数の局所的な部分構造を含む複雑な3次元配置を持つ」と指摘している。
ねじれた磁束ロープが静穏領域にも存在
3次元放射磁気流体力学シミュレーション（MURaM-ChE）を用いた別の研究では、SUNRISE IIIのデータを入力してOPIを再現させたところ、実際の正体がねじれた磁束ロープであることが判明した。ねじれた磁束ロープは通常、太陽フレアのエネルギー解放に関わるとされ、長さは2,000～7,000キロメートル程度。今回の観測で、こうした構造が比較的穏やかな太陽表面にも存在することが明らかになったが、そこでの破断や切断は太陽フレア周辺ほど頻繁には起こらないと見られる。
太陽ポーラスジェット（plasma jets）の磁場強度測定も初めて実現した。下部カノピーでは磁場強度が10～20ガウスだったが、太陽の見かけ上の縁（solar limb）より高い位置では40ガウスまで上昇する。この上昇は観測装置の限界を反映している可能性もあり、下部ではスパイキュール（spicules）が密集しすぎて最外層部分しか計測できない一方、上空では大気が希薄化して内部構造まで観測できるためと考えられる。
出典: Universe Today
