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。

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。

木星の衛星のうち、火山活動が活発なイオと、氷で覆われたエウロパに注目しています。イオから発生した硫黄や酸素のイオンは、ドーナツ状のイオプラズマトーラスとしてエウロパ軌道まで広がっていますが、エウロパ周辺での観測には限りがあります。

本研究では、宇宙望遠鏡ひさきに搭載された紫外線分光器(EXCEED)を用いて、エウロパ軌道の硫黄イオンと酸素イオンの輝線を世界で初めて検出しました。

現在は、イオからエウロパにわたる電子密度や温度、イオン組成の空間分布を導出するツールを開発しています。今後は、2015年1月に発生したイオ火山噴火前後でのプラズマ特性の時間変化や、プラズマがイオからエウロパへ輸送される過程を研究していきます。

木星放射線帯では、高エネルギーの電子からシンクロトロン放射と呼ばれる電波放射が起こっている。その強度と周波数は、電子のエネルギー・電子の数密度・磁場の強さに比例することが知られています。

インドのGMRT（Giant Metrewave Radio Telescope）をはじめとした複数の望遠鏡でシンクロトロン放射の観測を行い、木星放射線帯の高エネルギー電子の空間構造およびエネルギースペクトルの推定をすることを目標にデータ解析を行なっています。