[論文レビュー] Interplanetary Consequences of Coronal Mass Ejection Events occurred during 18--25 June 2015

P. K. Manoharan, D. Maia+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 11, 2016

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、2015年6月18日〜25日にかけての5つの高速コロナルムーブメント（CME）の行方を、惑星間散乱（IPS）画像、1 AUにおける直接観測データ、および白色光コログラフデータを用いて分析した。CMEは、低速の周囲太陽風であっても、広いヘルモスフィア的距離にわたり高い速度（300〜1000 km/s）を維持していた。これは、周囲風からの抗力がCMEの減速に効果的でないことを示しており、CME中心部および縁部の両方で衝撃波が形成されたことを裏付けている。

ABSTRACT

In this paper, we review the preliminary results on the propagation effects and interplanetary consequences of fast and wide coronal mass ejection (CME) events, occurred during 18--25 June 2015, in the Sun-Earth distance range. The interplanetary scintillation (IPS) images reveal that the large-scale structures of CME-driven disturbances filled nearly the entire inner heliosphere with a range of speeds, $\sim$300--1000 {\kmps}. The comparison of speed data sets, from IPS technique results in the inner heliosphere and {\it in-situ} measurements at 1 AU, indicates that the drag force imposed by the low-speed wind dominated heliosphere on the propagation of CMEs may not be effective. The arrival of shocks at 1 AU suggests that a shock can be driven in the interplanetary medium by the central part of the moving CME and also by a different part away from its centre. The increased flux of proton at energies $>$10 MeV is consistent with the acceleration of particles by the shock ahead of the CME.

研究の動機と目的

• 2015年6月18日〜25日にかけての高速で広がりのあるCMEが、太陽-地球距離範囲に及ぼす惑星間の影響を調査すること。
• 50太陽半径を超える領域におけるIPS画像を用いて、CME駆動擾乱の径方向進化を評価すること。
• 低活動太陽周期期に、周囲太陽風の抗力がCMEを減速させる効果があるかどうかを評価すること。
• 2003年ハローウィンストーム期のCME特性と比較すること。
• CMEの前線に衝撃波が形成される条件と、それらが粒子加速にどのように関係するかを特定すること。

提案手法

• 2015年6月19日〜26日にかけて、オーティー電波望遠鏡におけるIPS画像を用いて、内惑星ヘルモスフィア（50〜200 R⊙）における太陽風速度および密度乱流（g-指数）をマッピングした。
• SOHO/LASCOコログラフ（C2およびC3）の白色光画像を用いて、イベント期間中のCMEの形状、速度、方向性を特定した。
• 1 AUにおけるOMNIデータベースの直接観測データ（太陽風速度および磁場）を分析し、IPSから導かれた速度と照合し、CMEの進化を評価した。
• タイプ-II電波爆発の速度をCME速度と照合することで、衝撃波の形成および粒子加速プロセスを推定した。
• IPSおよび直接観測データの速度分布を比較し、径方向進化および抗力効率を評価した。
• 2015年6月19日〜27日における太陽風速度の統計的ヒストグラムを作成し、高活動期の2003年ハローウィンストーム期と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低活動太陽周期期に、高速CMEは内惑星ヘルモスフィアをどのように伝播するか？
• RQ2 周囲太陽風速度が低速（約275〜375 km/s）である場合、その抗力はCMEの減速にどの程度効果を示すか？
• RQ3 惑星間空間において衝撃波はどこに、どのように形成されるか—特にCMEの中心部か縁部から駆動されるか？
• RQ4 CME駆動擾乱と10 MeVを超えるプロトンフラックスの増加との関係は何か？
• RQ5 2015年のCMEの径方向進化および速度プロファイルは、激しい2003年ハローウィン太陽ストーム期のそれとどのように異なるか？

主な発見

• 内惑星ヘルモスフィア（50〜200 R⊙）は、密度乱流（ΔNe）が著しく高く、速度が約300〜1000 km/sに達するCME駆動擾乱で満たされていた。
• 低速周囲太陽風（約275〜375 km/s）であっても、CMEは広い距離にわたり高い速度を維持しており、周囲風からの抗力がCMEの減速に効果的でないことを示している。
• 衝撃波はCME中心部だけでなく、縁部でも形成されており、1 AUでの複数回の衝撃波到達および関連するタイプ-II電波爆発によって裏付けられた。
• 10 MeVを超えるエネルギーを持つプロトンのフラックスの増加は、CME前方に位置する衝撃波による粒子加速と整合的である。
• IPSおよび1 AUにおける直接観測データの速度分布から、500 km/sを超えるデータポイントの割合が顕著に高いことが確認され、持続的な高速伝播を裏付けた。
• 2003年のハローウィンイベントに比べ、2015年のCMEは初期速度が低かったが、想定よりも高い速度を維持していた。これは、内部エネルギーおよび磁気的構造が抗力効果を超えて径方向進化に重要な役割を果たしていることを示唆している。