ガンマ線バーストの起源の解明

• Project/Area Number: 11J01446
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 當真 賢二 東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000); Fiscal Year 2013: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2012: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2011: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: ガンマ線バースト / 相対論的ジェット / 偏光 / 活動銀河核 / 高エネルギーガンマ線

Research Abstract

ガンマ線バースト(GRB)とは、数十億光年の距離から数分以下の短時間、強烈なガンマ線が観測される天体現象である。その起源は不明な点が多く、活発な研究が行なわれている。本研究の目的は、これまでの私のGRB放射の理論的研究で用いた手法や得られたアイデアを拡張し、信頼のおけるバースト放射モデルを構築することである。それによってバーストを生成する相対論的ジェットの駆動機構を解明する。今年度も、昨年度に続いて、全計画の中の長期的計画「偏光情報を用いたGRBと活動銀河核(AGN)ジェットの駆動機構の統一的解明」を実行した。GRB放射の偏光について、私がこれまでに得た成果をGRB国際研究会において招待レビュー講演した。講演内容を議事録としてまとめ、arXivで発表した。また、これまでのGRB放射メカニズムの研究を評価され、日本物理学会若手奨励賞および日本天文学会研究奨励賞を受賞した。一方、AGNジェットについて、昨年度に高原教授(前受入研究者)と共同で論文を作成、投稿したが、レフェリーからの助言をもとにした修正を経て、受理された。この論文は、磁気流体ジェットを効率良く加速させるための磁場形状を探る新たな方法を提案し、それをもとに観測と整合的な加速を実現する磁場形状を示したものである。ジェットは重力波放射天体においても駆動される可能性があり、この成果は重力波研究の発展にも寄与する。実際、京都で開かれた重力波に関する国際研究会で口頭講演に選ばれ、成果を発表した。高原名誉教授とは、引き続き、ジェットの駆動機構に関して共同研究を続けている。最近、ブラックホールの回転エネルギーによってジェット駆動するモデルの詳細な物理機構を突き止め、論文を投稿した。この成果は本研究課題の目標である「ジェットの駆動機構の解明」に深く迫るもので、3年間の特別研究員奨励費を使った研究の中で最も大きな成果といえる。これだけで、GRBの放射機構と相対論的ジェットの駆動機構について、計画以上の成果が得られたといえる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Time-Dependent Models for Blazar Emissions with the Second-Order Fermi Acceleration (2014)
  • Author(s): Asano, K., Takahara, F., Kusunose M., Toma, K. Kakuwa, J.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 780 Issue: 1 Pages: 64-75
  • DOI: 10.1088/0004-637x/780/1/64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient Acceleration of Relativistic Magnetohydrodynamic Jets (2013)
  • Author(s): Toma, K., Takahara, F.
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2013 Issue: 8
  • DOI: 10.1093/ptep/ptt058
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gamma-ray burst science in the era of the Cherenkov Telescope Array (2013)
  • Author(s): Inoue, S., et al.
  • Journal Title: Astroparticle Physics Volume: 43 Pages: 252-275
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2013.01.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strict Limit on CPT Violation from Polarization of Gamma-Ray Bursts (2012)
  • Author(s): Toma, K., Mukohyama, S., Yonetoku, D., ほか
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 109 Issue: 24 Pages: 1104-1107
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.241104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Baryon Loading of AGN Jets Mediated by Neutrons (2012)
  • Author(s): Toma, K., Takahara, F.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 754 Issue: 2 Pages: 148-154
  • DOI: 10.1088/0004-637x/754/2/148
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GRB 091208B : First Detection of the Optical Polarization in Early Forward Shock Emission of a Gamma-Ray Burst Afterglow (2012)
  • Author(s): Uehara, T., Toma, K., Kawata, K., ほか
  • Journal Title: Astrophysical Journal Letters Volume: 752 Issue: 1 Pages: 6-10
  • DOI: 10.1088/2041-8205/752/1/l6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Structures in Gamma-Ray Burst Jets Probed by Gamma-Ray Polarization (2012)
  • Author(s): Yonetoku, D., Murakami, T., Gunji, S., Mihara, T, Toma, K., ほか
  • Journal Title: Astrophysical Journal Letters Volume: 758 Issue: 1 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1088/2041-8205/758/1/l1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prospects for Detecting Gamma-Ray Bursts at Very High Energies with the Cherenkov Telescope Array (2012)
  • Author(s): Kakuwa, J., Murase, K., Toma, K., Inoue, S., Yamazaki, R., Ioka, K.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 425 Issue: 1 Pages: 514-526
  • DOI: 10.1111/j.1365-2966.2012.21490.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Photosphere-Internal Shock Model of Gamma-Ray Bursts : Case Studies of Fermi/LAT Bursts (2011)
  • Author(s): Toma, K., Wu, X-F., Meszaros P.
  • Journal Title: Monthly Notices of Royal Astronomical Society Volume: 415 Issue: 2 Pages: 1663-1680
  • DOI: 10.1111/j.1365-2966.2011.18807.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of Gamma-Ray Polarization in Prompt Emission of GRB 100826A (2011)
  • Author(s): Yonetoku, D., Murakami, T., Gunji, S., Mihara, T., Toma, K., ほか
  • Journal Title: Astrophysical Journal Letters Volume: 743 Issue: 2 Pages: 30-34
  • DOI: 10.1088/2041-8205/743/2/l30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On the High-Energy Emission of the Short GRB 090510 (2011)
  • Author(s): He, H-N., Wu, X-F., Toma, K., Wang, X-Y., Meszaros P.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 733 Issue: 1 Pages: 22-32
  • DOI: 10.1088/0004-637x/733/1/22
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Blandford-Znajek processにおける起電力の起源 (2014)
  • Author(s): 當真 賢二
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-29
• [Presentation] Blandford-Znajek processにおける起電力の起源 (2014)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] AGNジェットの駆動・加速・放射機構理論と電波偏光観測によるアプローチ (2013)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 研究会「ALMAで探るブラックホール高エネルギー現象」
  • Place of Presentation: 国立天文台
  • Year and Date: 2013-09-25
  • Invited
• [Presentation] Efficient Acceleration of Relativistic Magnetohydrodynamic Jets (2013)
  • Author(s): 當真 賢二
  • Organizer: Gravitational Waves : Revolution in Astronomy & Astrophysics
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2013-06-05
• [Presentation] GRB残光の電波偏光とBlazarの電波 (2013)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 研究会「ALMAで探る超新星爆発とその残骸」
  • Place of Presentation: 青山学院大学
  • Year and Date: 2013-05-23
  • Invited
• [Presentation] Polarization of GRB Prompt Emission (2013)
  • Author(s): 當真 賢二
  • Organizer: GRB 2013
  • Place of Presentation: tennessee (USA)
  • Year and Date: 2013-04-15
  • Invited
• [Presentation] 相対論的MHDジェットの効率の良い加速～解析的研究～ (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 理論懇シンポジウム「計算宇宙物理学の新展開」
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2012-12-24
• [Presentation] Strict Lynit on CPT Violation from Polarization of Gamma-Ray Bursts (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: TeVPA 2012
  • Place of Presentation: インド・ムンバイ(招待講演)
  • Year and Date: 2012-12-12
• [Presentation] 最近の9RB偏光観測の理論的解釈とMHDジェットモデル (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: ガンマ線バースト研究会
  • Place of Presentation: 石川文教会館(招待講演)
  • Year and Date: 2012-11-30
• [Presentation] 定常軸対称相対論的MHDジェットの臨界点まわりの性質 (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 高エネルギー宇宙物理学研究会
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2012-10-04
• [Presentation] ジェット天体(AGN, GRB)の偏光理論 (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 大分大学(招待講演)
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] Population III GRBs and their Afterglows (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 13^<th> Marcel Grossman Meeting
  • Place of Presentation: スウェーデン・ストックホルム(招待講演)
  • Year and Date: 2012-07-05
• [Presentation] Polarizatin of GRB Prompt Emission and Early Afterglows (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 13^<th> Marcel Grossman Meeting
  • Place of Presentation: スウェーデン・ストックホルム(招待講演)
  • Year and Date: 2012-07-02
• [Presentation] Baryon Loading of AGN Jets Mediated by Neutrons (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: Black Holes by the Black Sea
  • Place of Presentation: トルコ・イスタンブール
  • Year and Date: 2012-06-26
• [Presentation] 活動銀河核ジェット形成における中性子の役割 (2012)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 龍谷大学(京都府)
  • Year and Date: 2012-03-19
• [Presentation] AGNジェット形成における中性子の役割 (2011)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 高エネルギー宇宙物理学研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学会館
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Recent Progress in GRB Study (2011)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: High-Energy Astroparticle Physics 2011
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構(茨城県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-13
• [Presentation] 最新の観測結果から探るガンマ線バースト放射機構 (2011)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 理論懇シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立天文台(東京都)
  • Year and Date: 2011-11-06
• [Presentation] ガンマ線バーストの電波/可視/X/γ偏光の理論 (2011)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 次世代の多波長偏光サイエンスの開拓
  • Place of Presentation: 国立天文台(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-28
• [Presentation] ブレーザーの可視偏光の理論モデル (2011)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: AGN-Jet Workshop 2011
  • Place of Presentation: 国立天文台(東京都)
  • Year and Date: 2011-09-26
• [Presentation] フェルミ衛星が発見したGRBの新しいスペクトル成分の理論モデル (2011)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] Population III Gamma-Ray Bursts (2011)
  • Author(s): 當真賢二
  • Organizer: GRBs as Probes
  • Place of Presentation: イタリア・コモ(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-17
• [Remarks]
  • URL: http://www.astr.tohoku.ac.jp/~toma/
• [Remarks]
  • URL: http://vega.ess.sci.osaka-u.ac.jp/~toma/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://vega.ess.sci.osaka-u.ac.jp/~toma/index.html