21世紀COE 京大「物理学の普遍性と多様性の探求拠点」評価担当者としての調書
(数字は2002年秋におけるデータに基づく)

大学院理学研究科(物理学宇宙物理学専攻)・教授

　 Shibata Kazunari
柴田　一成

理学博士（京都大学）太陽・宇宙プラズマ物理学
研究成果

研究成果
  電波天文学やＸ線天文学は、活動銀河中心核やＸ線連星からの相対論的ジェット、恒
星形成領域からの双極ジェット、原始星でのフレアなど、宇宙の至るところでジェット
現象やフレア(爆発)現象を発見した。申請者はこれら宇宙に普遍的に存在するジェット
や天体フレア現象とその雛型である太陽活動現象を、プラズマ物理学・電磁流体力学
（ＭＨＤ）の観点から統一的解明を目指し（著書リスト12,13）、特に「数値的宇宙電磁
流体力学」のパイオニアとして世界をリードしてきた。以下、具体的研究成果を挙げ
る。

1)宇宙ジェットのＭＨＤ加速機構の解明：
　降着円盤と磁場の相互作用によって宇宙ジェットを加速するＭＨＤモデルを、世界で
初めて非定常シミュレーションで実証し、加速には遠心力のみでなく磁気圧も効くこと
、ジェット速度は円盤の回転速度程度になることなどを明らかにした。これら(論文リス
ト9,10,11)は、宇宙ジェットのＭＨＤシミュレーションの分野では必ず引用されるほど
の国際的評価を受けている。また、星形成領域ジェットへの応用を論じた論文（11）は
、星形成域双極流の中空シェル構造の発見(野辺山電波望遠鏡)に導くなど、観測分野に
も大きなインパクトを与えた。最近、このモデルの一般相対論的拡張や回転ブラックホ
ールと磁場の相互作用のＭＨＤシミュレーションにも世界で初めて成功し、国際的なニ
ュースとなった（1）。

2)パーカー不安定性の非線形ＭＨＤシミュレーション：
　磁気浮力を駆動力とするパーカー不安定性の非線形ＭＨＤシミュレーションを世界で
初めて行い、太陽浮上磁場や銀河系における分子雲生成がパーカー不安定性の非線形発
展によって説明できることを明らかにした（7,8）。

3)太陽コロナＸ線ジェットおよびＸ線プラズモイド噴出現象の発見：
　太陽Ｘ線観測衛星「ようこう」の観測データを解析し、太陽コロナにおいても宇宙ジ
ェット現象に良く似たＸ線ジェットを発見した（5）。さらに、プラズマ噴出を伴わない
と思われていたインパルシブ・フレアから、Ｘ線プラズモイドの噴出を発見した（3）。
これらを説明する統一モデルを提唱し（3）、国際的にも大きな注目を浴びた。

4)太陽フレア・ジェット現象の磁気リコネクション・モデルに基づくＭＨＤシミュレーション：
　浮上磁場とコロナ磁場のリコネクションのＭＨＤシミュレーションに成功し（6）、
「ようこう」で発見されたＸ線ジェットや古くから知られていたＨαサージのモデル化
に成功した（4）。特に、後者は30年来の難問を解決したものである。これらは日本グル
ープの功績として複数の専門書や教科書に記載されている。

5)原始星フレアのＭＨＤモデル：
　太陽フレアの磁気リコネクション・モデルの応用として、降着円盤と原始星磁場との
相互作用で起こるとする原始星フレア・モデルを提唱し（2）、原始星形成の分野でも世
界をリードしている。

  申請者は国際会議を4回主催（LOC-chair or SOC-co-chair）、10回組織（LOC or SOC
委員）した。国際会議で基調講演、招待講演は33回ある。査読付き論文総数136編、総被
引用件数2607（ISI調べ）は日本の理論天体物理学者の中では最上位（3位以内）にラン
クする。2001年度日本天文学会林忠四郎賞が授与された。

教育実績
　申請者は、3大学1研究所（＋1米国大学）に在籍し、大学新入生向けの講義、ゼミから
、学部専門教育、卒業研究、大学院教育など、幅広く教育に携わってきた。これは申請
者の大きな財産・実績である。過去７年（1995−2002）の間に、7人の博士、9人の修士
を指導、育成した。また、科学館、博物館などにおける社会教育にも力を注いでおり、
京大赴任後は京大附属天文台一般公開を組織した。さらに、大学生・大学院生向けに日
本初の天文学演習書や教科書、世界的にもユニークな英文教科書（Plasma Astrophysics
）を執筆した。

研究・教育歴
１９８１年４月　愛知教育大　助手
１９８６年２月　愛知教育大　助教授
１９８７年８月―１９８８年８月　テキサス大学核融合研究所　客員研究員
１９９１年１０月　国立天文台　助教授
１９９６年４月―１９９９年３月　東京大学理学系研究科　助教授（併任）
１９９９年４月より　現職

教育歴
  愛知教育大、東大天文、京大に加え、以下の大学では集中講義（非常勤講師）を行
った：　千葉大（４回）、東大教養（２回）、電通大（２回）、名大太陽地球環境研
（２回）、阪大（２回）、テキサス大、茨城大、立教大、総研大。

研究者が本申請拠点形成に割り当てる(専従する)時間(貢献度合)及びその役割
　70％程度　［宇宙非平衡プラズマ （基4,6,教5）］　　　
(研究者の年間の全仕事時間100%とする)　　　　　　　　　

研究業績：主な発表論文名
主要論文
(1) Extraction of Black Hole Rotational Energy by a Magnetic Field and the 
Formation of Relativistic Jets,　
Koide, S., Shibata, K., Kudoh, T., Meier, D. L., 
Science, 295, 1688-1691 (2002)

(2) X-ray Flares and Mass Outflow Driven by Magnetic Interaction between a 
Protostar and its Surrounding Disk, 
Hayashi, M. R., Shibata, K., and Matsumoto, R.,　
Ap. J. Let., 468, L37-L40 (1996)

(3) Hot Plasma Ejections Associated with Compact-Loop Solar Flares, 
Shibata, K., Masuda, S., Shimojo, M., et al., 
Ap. J. Let., 451, L83-L85 (1995)

(4) Magnetic Reconnection as the Origin of X-ray Jets and H alpha Surges 
on the Sun, 
Yokoyama, T., Shibata, K., 
Nature, 375, 42-44 (1995)

(5) Observations of X-ray Jets with the Yohkoh Soft X-ray Telescope, 
Shibata, K., Ishido, Y., Acton, L., et al., 
Publ. Astr. Soc. Japan, 44, L173-L179 (1992)

(6) Magnetic Reconnection Associated with Emerging Magnetic Flux, 
Shibata, K., Nozawa, S., and Matsumoto, R., 
Publ. Astr. Soc. Japan, 44, 265-272 (1992)

(7) Formation of Giant Molecular Clouds and Helical Magnetic Fields by 
the Parker Instability, 
Shibata, K., and Matsumoto, R., 
Nature, 353, 633-635 (1991)

(8) Nonlinear Parker Instability of Isolated Magnetic Flux in a Plasma, 
Shibata, K., Tajima,T., Matsumoto,R., et al., 
Ap. J., 338, 471-492. (1989)

(9) A Magnetodynamic Mechanism for the Formation of Astrophysical Jets. 
II. Dynamical Processes in the Accretion of Magnetized Mass in Rotation, 
Shibata, K., and Uchida,Y., 
Publ. Astron. Soc. Japan, 38, 631-660 (1986)

(10) On the Origin of Galactic Center Lobes, 
Uchida, Y., Shibata, K., and Sofue, Y., 
Nature, 317, 699-701 (1985)

(11) Magnetodynamical Acceleration of CO and Optical Bipolar Flows from 
the Region of Star Formation, 
Uchida,Y. and Shibata, K., 
Publ. Astron. Soc. Japan, 37, 515-535 (1985)


著書
(12) Plasma Astrophysics, 
Tajima, T. and Shibata, K., 
Addison-Wesley, Massachusets, pp.1-494 (1997)

(13) 活動する宇宙、柴田一成、福江純、松元亮治、嶺重慎（編）、
裳華房、pp.1-272 (1999)

参　考(受賞名及び受賞年度、国際会議発表状況
受賞
2001年度 第６回林忠四郎賞（日本天文学会）　
「宇宙ジェット・フレアにおける基礎的電磁流体機構の解明」

国際会議基調講演
1990年10月International Symposium "Flare Physics in Solar Activity Maximum 22", Tokyo
1993年6月 IAU Colloq. No.143"The Sun as a Variable Star: Solar and Stellar Irradiance Variations", Boulder, Colorado, USA
1994年6月 International Symposium "2nd Soltip Symposium", Nakaminato, Ibaraki
1995年6月 International Symposium "Solar and Astrophysical MHD Flows", Crete, Greece.
1995年6月 International Symposium "Solar Wind 8 conference", Dana-point, California, USA
1996年6月 International Symposium"Magnetic Reconnection in the Solar Atmosphere", Bath, UK
1997年10月International Conference "Plasma Autumn College",Trieste, Italy
1998年2月 International Symposium "Solar Jets and Coronal Plumes", Pointe-a-Pitre, Guadalupe, Fracne
1998年10月 Nobeyama Symposium "Solar Physics with Radio Observations", Kiyosato, Japan
1999年6月International Meeting on "Star Formation", Nagoya, Japan
1999年12月 Yohkoh 8th anniversary international conference, Sagamihara, Japan

国際会議招待講演(過去３年間)
2000年1月 VSOP symposium, Sagamihara, Japan
2000年2月 International Symposium "Magnetic Reconnection in Space and Laboratory Plasmas", Tokyo, Japan
2000年6月 AGU 2000 WPGM, "Heliospheric Activity in the Rising Phase of Solar Cycle 23", Tokyo, Japan
2000年9月COSPAR Colloquium "Space Weather", Pacific Green Bay, Taiwan
2001年6月 CEDAR-SCOSTEP meeting, 10th STP Symposium, Longmont, Colorado, USA
2001年6月1st Korean Astrophysics Workshop "Numerical Methods for Astrophysical Flows", Pusan, Korea
2002年6月International Symposium "Star Formation Workshop 2002", Taipei, Taiwan
2002年7月IAU Asia and Pacific Regional Meeting, Tokyo, Japan
2002年8月 Summer Institute on "Beaming and Jets in Gamma Ray Bursts", Copenhagen, Denmark
2002年10月 COSPAR Meeting "Connection and Reconnection of Solar and Stellar Corona", Houston, USA

公的機関等での役割：
  日本学術会議（天文研連）、国立天文台（総合計画委員会、研究交流委員会、
太陽・天体プラズマ専門委員会）、名大太陽地球環境研究所（共同利用委員会、
太陽圏専門委員会）、原子力研究所（トーラス理論専門部会、
計算先端情報共同利用センター調査委員会）の各委員

国際組織の委員等：
国際天文学連合コミッション10委員、CAWSES space weather部会 co-chairman

国内学会等の役割：
日本天文学会（庶務理事、支部理事、評議員）