Research press release

実験室の中の太陽磁場

Nature Physics

The Sun’s magnetic field in the laboratory

太陽磁場のらせん構造とプラズマ流の実験室モデルについて示した論文が、今週掲載される。このモデルを、NASAのパーカー・ソーラー・プローブミッションなどの宇宙ミッションを補完する代替方法として用いることで、こうした現象を調べることができる。

太陽風は太陽磁場を押し流す。太陽が回転すると、磁場は、曲がってパーカー・スパイラルと呼ばれるらせん構造になる。磁場の伸びとねじれが始まる領域は、極めて動的であると考えられているが、これまでほとんど調べられていなかった。

今回E Petersonたちは、ヘリウムプラズマを巨大な赤い球体の装置(プラズマ閉じ込め容器)の中で回転させることで、実験室でこのパーカー・スパイラルを再現した。プラズマが十分速く回転すると、その磁場がスパイラルを形成した。次に著者たちは、巨大な赤い球体の中のプローブから得られた磁気構造とプラズマ流の測定結果を用いて、この実験室の恒星風のダイナミクスを解明した。

著者たちは、パーカー・スパイラルは実験室で形成されたスパイラルよりもはるかに複雑で広大であるが、このプラズマモデルは太陽磁場の構造を正確に再現している、と結論付けている。また、彼らは、これを用いて、太陽風の起源と進化をさらに調べることができる可能性があると示唆している。

A laboratory model of the spiral structure of the Sun's magnetic field and plasma flows is reported in a paper published online this week in Nature Physics. This model can be used as an alternative method to study the phenomenon, as opposed to space missions such as NASA’s Parker Solar Probe mission.

The solar wind sweeps away the Sun’s magnetic field. As the Sun rotates, the magnetic field bends into a spiral structure known as the Parker spiral. The region where the magnetic field begins to stretch and twist is believed to be highly dynamic, but has been largely unexplored.

Ethan Peterson and colleagues recreated the Parker spiral in the laboratory by forcing a helium plasma to rotate in the Big Red Ball device (a plasma confinement vessel). Once the plasma spun fast enough, its magnetic field formed a spiral. The authors then used measurements of the magnetic structures and plasma flows taken from the probes in the Big Red Ball to understand the dynamics of this laboratory stellar wind.

The authors conclude that, although the Parker spiral is far more complex and expansive than its laboratory equivalent, this plasma model accurately reproduces the structure of the Sun’s magnetic field. They suggest that it could be used to further examine the origin and evolution of the solar wind.

doi: 10.1038/s41567-019-0592-7

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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