極端紫外線分光器を搭載し、世界初の惑星観測専用に設計された宇宙望遠鏡です。2013年9月に打ち上げられ、2023年12月に運用を終了しました。
この間、金星や火星といった地球型惑星の大気と太陽風の相互作用を調べ、木星の衛星イオから流出するプラズマを観測することにより、太陽系内の地球型惑星の大気進化や、木星磁気圏プラズマの起源とプラズマを加熱するエネルギー源を調べる研究を進めました。
貴重な観測データを使った惑星の研究は現在も進行中で、東北大学を含め、世界の最前線の研究の場で活用されています。
地上からの全天カメラによる多波長観測は、オーロラの形態などを知るために重要です。極地研究所は第X期重点研究（オーロラXプロジェクト：2022~27年度）を進めています。極冠地域では太陽風と大気の直接的な相互作用が起こり、数百eV（太陽風）からMeV（SEP）までの広範なエネルギー範囲で電子とイオンの降下が発生します。
私たちは、このプロジェクトのための全天カメラを開発しました。2023年から昭和基地で4台、2025年からオーストラリアのケーシー基地とディビス基地でそれぞれ2台、フランス・イタリアのデュモン・デュルヴィル基地とコンコルディア基地でそれぞれ2台の計10台の全天カメラ観測が開始されています。
さらに、2024年から北極ノルウェーで4台のカメラの観測が、福島・飯舘観測所でも低緯度オーロラのための全天カメラ観測が開始されました。これらの総合観測から、オーロラ現象の解明を進めています。
宇宙を飛ぶArase衛星は2017年から地球周りの電子の数と温度を調べています。電場アンテナで拾ったUHRという波の周波数から密度を計算しますが、電子が少ない所では値が低く出がちです。
そこで衛星が帯びる電位や粒子計測、太陽UVの強さを組み合わせて2017〜2022年のデータを比べたところ、静かな時ほど電位と密度がきれいな比例関係になり、温度の影響も見えてきました。
この成果は測定誤差を減らし、2026年に水星へ行くBepiColombo/MMOの観測にも役立ちます。
地球大気の周りに広がっている宇宙空間「ジオスペース」には、地球大気や太陽風が起源のプラズマ(荷電粒子)が存在しています。このプラズマの中を伝わる電磁波を「プラズマ波動」と呼んでいます。
宇宙空間では粒子同士の衝突はほとんど起こりませんが、プラズマ波動と荷電粒子の「衝突」によって、粒子の運動が散乱されます。
散乱された高温の粒子が地球の大気に降り込むと、オーロラを光らせたり、高層大気の組成に影響を与えるので、プラズマ波動の発生や伝わり方を調べることは、宇宙空間と地球大気のつながりを解明する上で重要な研究です。
ジオスペース探査衛星「あらせ」によるプラズマの分布やプラズマ波動の観測、地上からのオーロラの観測などを使って、プラズマ波動がどのようにジオスペースを伝わり、高温の荷電粒子を散乱するのか調べ、宇宙空間が地球大気に及ぼす影響を研究しています。
ハレアカラT60望遠鏡で近赤外観測を実施するために、近赤外カメラTOPICSと高分散エシェル分光器（波長分解能~20000）の開発を行っています。この近赤外観測から、木星赤外オーロラやイオ火山・溶岩流出が観測できます。これとT60可視観測と組み合わせて、木星磁気圏内の物質・エネルギー輸送メカニズムの解明に取り組みます。
また、火星のトレーサーガスとなる微量気体成分（メタン・過酸化水素・HDO/H2O）を観測し、ダストストームを含む火星大気環境の物理メカニズムの理解に寄与することが期待されます。
この地上観測は、将来の木星探査機JUICEや火星探査機 MMXなどとの共同観測を行う点でも重要です。
木星の極域には複雑な構造を持つオーロラ発光が存在します。数ある構造の中でも、衛星エウロパに関連した「フットプリントオーロラ」というオーロラ発光は、エウロパ周辺のプラズマ環境が“転写”された現象です。
私は、ハッブル宇宙望遠鏡によって行われたフットプリントオーロラの観測から、エウロパの周辺に存在するプラズマの質量密度や温度の変動を検出することに世界で初めて成功しました。
現在はその続編として、Juno探査機による高空間分解能の観測データを用いて研究を進めています。フットプリントオーロラを詳細に調べることで、衛星周辺プラズマ環境のさらなる理解につながります。
木星は非常に強い磁場を持ち、その磁気圏内部には火山活動が活発な衛星イオから放出されたプラズマが広がっています。
これによりイオプラズマトーラスと呼ばれる構造が形成され、そこからはnKOMと呼ばれる電波が発生します。
私はこのnKOMの出現頻度や強度の長期的な変動を調べることで、インジェクション現象など木星磁気圏内のダイナミクスとの関係性を明らかにすることを目指しています。
