2件の噴出、それぞれ異なるエネルギーの特徴
2025年9月14日と16日に観測された2件の太陽噴出により、ベンガルールの科学者と海外の共同研究者は、太陽から放出される物質が運動、熱、磁場の間でどのようにエネルギーを分配するのかを、より詳しく調べることができた。速い方の噴出は秒速約645キロで移動した。遅い方は秒速約145キロだったが、初期の膨張はより強く、熱として蓄えられるエネルギーの割合も増加した。
目次
研究チームは、インドのアディティヤL1と欧州宇宙機関（ESA）のProba-3による同時観測を組み合わせた。搭載機器は太陽近傍のほぼ同じ領域を観測したが、異なる種類の情報を収集した。一方は高温ガスから出る光のスペクトルを測定し、もう一方は噴出の形状と動きを示す画像を撮影した。
インド天体物理学研究所（IIA）の科学者らは、欧米の太陽物理学者と協力し、相補的な観測データを用いて噴出の質量、密度、エネルギーを推定した。天文学・天体物理学誌への掲載が決まったコロナグラフによる協調観測の研究は、この2つの機器によるコロナ質量放出の初の同時観測を報告している。
コロナ質量放出（CME）は、コロナと呼ばれる太陽外層大気からプラズマと磁場が放出される現象だ。プラズマとは、電子が原子から分離した状態のガスを指す。太陽近傍でこうした物質に何が起きるかを理解することは、噴出が宇宙空間を進むにつれてどのように発達するのかを説明する手がかりとなる。
この2件は有用な比較対象となった。速い方のCMEは遅い方の約4.4倍の速度で移動したが、違いは速度だけではない。密度とエネルギーの変化から、高温ガスの画像と測定を組み合わせる価値が示された。
2つの機器が共有する観測領域
アディティヤL1の可視輝線コロナグラフ（VELC）は、太陽の中心から約1.05〜1.5太陽半径のコロナを観測する。Proba-3の太陽コロナ偏光・撮像観測装置（ASPIICS）は、約1.1〜3太陽半径の範囲を観測する。
太陽半径とは、太陽の中心から可視表面までの距離だ。そのため両機器は、表面のすぐ上にあたる約1.1〜1.5太陽半径の領域を共有して観測する。この重複領域によって、噴出が発生源の近くにある間に、同じ現象の測定結果を比較できる。
コロナグラフは太陽の明るい円盤を遮り、その周囲にあるはるかに暗いコロナを見えるようにする。Proba-3は約150メートル離れて飛行する2機の宇宙機でこれを実現する。一方の宇宙機がもう一方に影を落とし、観測装置のために人工日食を作り出す。
IIAがインド宇宙研究機関（ISRO）と協力して開発したVELCは、分光観測を行う。分光では光を波長ごとに分け、高温物質からの特定の信号を調べられる。ASPIICSは白色光と、コロナから出る緑色の輝線による画像を提供する。
初期段階の観測が難しい理由
内側コロナでは、太陽のまぶしい円盤の近くにある、淡く広がる物質を観測しなければならないため、噴出の追跡は難しい。従来の宇宙望遠鏡では、淡いCMEの初期の発達を追うことに限界があり、エネルギーがどう変化するかを測るデータには空白が残っていた。
ISROは2026年10月16日に発表した声明で、2つの機器を組み合わせる意義を説明した。同機関によると、VELCは分光データを提供し、ASPIICSはコロナのほぼ同じ領域を撮影した。
今回の共同観測により、単独の宇宙機による観測だけの場合よりも、CMEの進化について深い知見が得られる
研究チームは2025年7月から12月までの観測を調べた。この期間に両機器が同時に記録したCMEは、9月14日と16日の2件だけだった。VELCは両方を初期段階で捉え、ASPIICSの画像を補う測定データを提供した。
画像とスペクトルから分かること
ASPIICSの白色光観測により、研究チームは噴出の質量と体積、数密度を推定できた。数密度とは、一定の体積に含まれる粒子の数を表す。噴出が上昇する間、これらの量を追跡することで、物質が広がり、より希薄になっているかどうかが分かる。
画像からはCMEの形状と動きも推定できた。これらの測定値は、運動する物質が持つエネルギーである運動エネルギーの計算に使われた。質量と速度の両方が関係する。同じ速度なら質量が大きい噴出ほど運動エネルギーが大きくなり、速度の上昇は特に大きな影響を及ぼす。
VELCは、Fe XIVとして知られる鉄の緑色輝線を波長5303オングストロームで観測した。この信号は約200万度のガスから生じる。そのスペクトルから、電子数密度、熱エネルギー、噴出の横方向の広がり、つまり観測方向に対する幅を独立に推定できた。
この機器は、観測された光に寄与する高温物質の量と密度に関係する量、放射測度も測定した。研究者は、放射領域についての仮定と合わせてこれを使い、プラズマの物理的性質を推定する。
ASPIICSとVELCから導いた質量と熱エネルギーの推定値は、観測方法、幾何学的な仮定、物理計算が異なるにもかかわらず、よく一致した。独立した手法の結果が一致することは、直接測定が難しい量を検証するうえで有用だ。
速い噴出では熱エネルギーが比較的小さかった
9月14日のCMEは秒速約645キロで移動した。運動エネルギーと推定磁気エネルギーは同程度だった一方、熱エネルギーははるかに小さかった。熱エネルギーは、噴出全体の移動ではなく、ガス内部で粒子が運動することに伴うエネルギーを指す。
研究論文によると、熱エネルギーは運動エネルギーよりほぼ2桁小さく、約100分の1だった。研究成果の一般向け説明では、全エネルギーの約1％とされている。論文で具体的に比較されているのは、熱と運動のエネルギーだ。
観測された初期の発達段階では、熱の割合が比較的小さいことから、プラズマの加熱が限られていたことが示された。熱よりも、外向きの運動と磁場に、はるかに多くのエネルギーが伴っていた。
遅い噴出はより強く膨張した
9月16日のCMEは秒速約145キロで移動した。その密度は9月14日の事象よりも高度とともに急激に低下しており、初期の膨張がより強かったことを示している。物質がより大きな体積を占めるにつれ、空間の単位体積あたりの粒子数は減少した。
膨張と外向きの速度は、噴出の異なる側面を表す。CMEは太陽から離れる速度が遅くても、より強く広がることがある。両方を測定することで、単一の速度だけで説明するのではなく、雲がどう変化するかを理解できる。
遅い方の噴出は、エネルギーの面でも異なる特徴を示した。熱エネルギーは増加し、運動エネルギーと同程度に達した。この事例では、観測期間中に熱がエネルギー収支の大きな部分を占めるようになった。
2件のCMEのいずれでも、推定磁気エネルギーは観測された高度の範囲で、運動エネルギーと同程度か、それを上回った。磁気エネルギーとは、噴出物質に伴う磁場に蓄えられたエネルギーだ。研究者は観測されたCMEの特性を用い、それらの観測結果によって制約される物理的に妥当な仮定に基づいて算出した。
この比較は、複数の特性を同時に測定する価値を示している。速度によって2つの事象の違いはすぐに分かったが、密度と熱の測定からはさらに、遅い方の噴出がより強く膨張し、運動に対する熱エネルギーの割合が大きくなったことが明らかになった。
ミッションの打ち上げから共同観測へ
2つのミッションはいずれもインドのロケットで宇宙に打ち上げられたが、異なる方式で太陽を観測している。アディティヤL1はインド初の専用太陽観測ミッションだ。Proba-3は、2機の宇宙機による精密な編隊飛行で観測条件を作り出す欧州のミッションである。
- 2023年9月2日：アディティヤL1がPSLV-C57で打ち上げられた。
- 2024年1月6日：アディティヤL1が太陽・地球系のL1点周辺のハロー軌道に入り、太陽を継続的に観測できるようになった。
- 2024年12月5日：Proba-3がスリハリコタからPSLV-XLで打ち上げられた。
- 2025年7〜12月：研究者が観測期間を調査し、2件のCMEが同時記録されていたことを確認した。
- 2025年9月14日、16日：VELCとASPIICSが研究で分析された噴出を観測した。
- 2026年10月16日：ISROが共同研究の成果を説明する声明を発表した。
観測領域の重なりが、両ミッションを科学的に結び付けている。VELCは太陽にごく近い高温プラズマの情報を提供し、ASPIICSは重複する領域を撮影するとともに、さらに外側のコロナまで観測する。
太陽活動の理解にとっての意義
CMEは太陽物理学にとどまらない影響をもたらす。地球に向かう噴出は地磁気嵐を引き起こすことがあり、衛星、航法、通信に影響を及ぼす可能性がある。そのため研究者は、噴出がより広い宇宙環境に到達する前に、性質がどのように変化するかを理解する必要がある。
この研究は、観測が難しかった初期段階の測定データを加えるものだ。質量、密度、膨張、複数の形態のエネルギーを同じ分析に取り込み、異なる手法を用いる機器から独立した推定値を得た。これにより、CMEの発達に関する説明を検証するための情報が増える。
2件の事象は、太陽近傍でエネルギーの推移が異なる具体例も示している。一方は高速で、熱エネルギーは比較的小さかった。もう一方は速度が遅く、より強く膨張し、熱エネルギーが運動エネルギーと同程度にまで増加した。噴出のモデルは、こうした違いを考慮する必要がある。
この研究が対象としたのは、2件のCMEとその初期の進化だ。運用中の予報サービスや、予報への成果の適用時期は発表されていない。当面の成果は、太陽噴出がどのようにエネルギーを獲得し、再分配するかを研究するための、より包括的な測定データである。
要点
- アディティヤL1とProba-3は、2025年9月14日と16日に同じ2件の太陽噴出を記録した。
- 噴出の速度はそれぞれ秒速約645キロと秒速約145キロだった。
- VELCの分光観測とASPIICSの撮像により、太陽近傍の物質を相補的に測定できた。
- 研究論文によると、速い方のCMEの熱エネルギーは運動エネルギーの約100分の1だった。
- 遅い方のCMEはより強く膨張し、熱エネルギーは運動エネルギーと同程度にまで増加した。
- どちらの事象でも、推定磁気エネルギーは運動エネルギーと同程度か、それを上回った。
- 今回の成果は、太陽噴出の最初期段階を理解するための新たな測定データをもたらした。
