太陽面粒子加速(solar neutron, GLE)名古屋大学太陽地球環境研究所

松原豊

2005 年 1 月 12 日太陽圏シンポジウム・ STE 研究集会

名古屋大学東山グリーンサロン

内容

1.太陽フレアと

　プロトンイベント

2. プロトンイベントと

　太陽中性子（これがメイ

ン）

中性粒子を宇宙線起源探索の探針として使う！

Neutral particles produced at the acceleration site are used

They are not reflected by magnetic fields in space

Neutral particles keep information on the acceleration site

中性子＝イオン加速の証拠

p + N n + X

neutron dacay time ≒ 900 secneutron mass ≒ 1 GeV

通常中性子は 1.8 AU しか走れない！•relativistic case: >1.8 AU neutron can travel even our galaxy

World-wide Solar Neutron Telescopes

Ground Level Enhancement: 000714

15%

July 2000

14 日

2000 年7 月 14日

GOES

Soft-X

Proton>10MeV

X5.7

>50MeV

>100MeV

3 days

GOES X-ray vs Proton

40 － 80MeVX-ray

80 － 165MeV

165 － 500MeV

軟 X 線の方が立ち上がりが早い！

GOES Proton vs Neutron Monitor

40 － 80MeV

NM: Apatity(0.65GV)

80 － 165MeV

165 － 500MeV

高エネルギーほど早い立ち上がり！

GOES vs Neutron Monitor: 000714

X-ray

Apatity

165 － 500MeV

(1) X (2) NM (3) GOES-proton の順

World-wide neutron monitors

1

10

1

10

GLE: 010415C

oun

tin

g ra

te in

crea

se (

%)

100

50

0

NA; NainMA; MawsonFS; Fort SmithCS; Cape SchmidtAP; Apatity

Bieber, J. W. et al. 2004

2001 年4 月 15日

GOES

Soft-X

>10MeV

X14

>50MeV >100MeV

3 days

Proton

List of Ground Level Enhancement1997 年 11 月 6 日 X9.41998 年 5 月 2 日 X1.11998 年 8 月 24 日 X1.02000 年 7 月 14 日 X5.72001 年 4 月 15 日 X14.02001 年 4 月 18 日 M1.3???2001 年 11 月 4 日 X1.0 2001 年 12 月 26 日 M7.12002 年 8 月 24 日 X3.12003 年 10 月 28 日 X17.02003 年 10 月 29 日 X10.0

byOulu NM

Proton Event by GOES

Definition: >10 particles cm-2s-1sr-1

GOES Proton

3 days

10

(>10MeV)

Proton Event by GOES

GOES の定義を満たすプロトンイベント

GOES Proton

3 days

10

Proton Event by EYE

ひいき目にみたプロトンイベント。

GOES Proton

3 days

それでも、

合計 104

うち 30 以上が（ひいきめな）プロトンイベントを伴わない。

X-class solar flare in the cycle 23

プロトンを伴わない X クラスフレア例

971127 1259 X 2.6 2B N17E63 8113980818 2210 X 4.9 1B N33E87 8307010825 1623 X 5.3 3B S17E34 9591011213 1420 X 6.2 3B N16E 9 9733020520 1521 X 2.1 2N S21E65 9961020703 208 X 1.5 1B S20W51 17020723 18 X 4.8 2B S13E72 39020830 1247 X 1.5 SN N15E74 95030611 2001 X 1.6 1N N14W59 375031103 943 X 3.9 2F N 8W77 488040716 1349 X 3.6 3B S11E35 649040818 1729 X 1.8 SF S12W83 656

やろうとしていること

過去の太陽中性子探索→ 軟 X 線で見て大きなフレアが対象

ここで行うこと→ プロトンを伴うフレアも対象

GLE: April 2001

Oulu: April 2001

Cou

nti

ng

rate

incr

ease

(%

)

40

0

2001 年4 月 18日

GOES

Soft-X

>10MeV

>50MeV >100MeV

3 days

Proton

Oulu: 010418

UT 3 時頃に >10% の増加。

Positionof the Sun

0104183:30 UT

Norikura 010418

中性子望遠鏡 >20MeV

中間子 U+L

Oulu と同じ頃に増加（増加量は少ない）

乗鞍 64m2 太陽中性子望遠鏡

>20MeV: アンチカウンターは信号なし

n

p

Tibet 010418中性子望遠鏡 >40MeV

Oulu と同じ頃に増加（増加量は少ない）

>80MeV

GOES X-ray vs Proton

39 － 82MeV

X-ray

84 － 200MeV110 － 500MeV

軟 X 線は C クラス (C2: S20W-limb)

02:14

GOES Proton vs Neutron Monitor: 010418

39 － 82MeV

Oulu(0.8GV)

84 － 200MeV

110 － 500MeV

高エネルギーほど早い立ち上がり！

中性子望遠鏡 : Norikura vs Tibet: 010418

Norikura >20MeV

Tibet >40MeV

よく似たタイムプロファイル！

Norikura vs Oulu vs Goes-p: 010418

Norikura (>20MeV)

Oulu(0.8GV)

GOES-p(110 － 500MeV)

乗鞍 (>20MeV) が一番遅い？

期待していたこと

中性子 >Oulu>GOES-proton

実際

Oulu>GOES-proton> 中性子

乗鞍の増加を GLE と思うわけにはいかない (>11.4GV)

Neutron time of flight between Sun and Earth

Time: delay from a light

プロトンが先に来た？

やはり中性子が先に来た ???

Norikura (>20MeV)

2002 年5 月 22日

GOESSoft-X

>10MeV>50MeV

>100MeV

3 days

Proton

10

C5(S19W56)

Oulu 020522

No GLE

GOES-proton 020522

8 時頃より増加。

4.2-8.7MeV

8.7-14.5MeV

15-44MeV

Positionof the Sun

0205227:30 UT

020522 Tibet vs Norikura

8 時頃よりチベット増加。

Tibet >40MeV

Norikura >20MeV

020522: Tibet vs GOES

GOES-p(15-44MeV)

Tibet (>40MeV)

チベットの方が早い。（解析中）

まとめ1. Solar Cycle 23 で GLE は 12例。2. X-ray flux とプロトン増加は　必ずしも対応していない。

3. プロトンイベントに対しても　太陽中性子を探すべき

解析中。見つかるかも。

太陽黒点数の変動

ISES Solar Cycle Sunspot Number ProgressionJan1992 Dec2007

X クラス太陽フレア頻度

Jan.1987 Dec.2004

11 年間

予期せぬこと

X クラスフレア

Jan 1, 2005

乗鞍中間子計

5cm シンチ2 層

173cm

36m^2

チベット太陽中性子望遠鏡

9m^2

Neutron attenuation in the air0.1

0.001

Tsuchiya, 2001 1000 MeV

List of >M flare around 010418

010409 1520 M 7.9 2B S21W04 9415 010410 0506 X 2.3 3B S23W09 9415 010411 1256 M 2.3 1F S22W27 9415 010412 0256 M 1.3 1N S22W38 9415 010412 0939 X 2.0 SF S19W43 9415 010414 1715 M 1.0 SF S16W71 9415 010415 1319 X 14.0 2B S20W85 9415 010420 0501 M 1.0 1F N16E63 9433 010420 1951 M 4.1 1F N15E55 9433 010422 2037 M 3.2 1N N14E18 9433 010423 0119 M 1.0 1F N18E18 9433 010423 2015 M 4.0 2N N14E23 9433 010424 0533 M 2.1 1N N18E01 9433

RHESSI: 020522

8:00 8:30 9:00

night

SAA