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Studies of X-ray Emission Mechanisms in High Magnetic Fields Based on Magnetar Observations

Research Project

Project/Area Number 19K03905
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

Nakagawa Yujin  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 特任研究員 (50513454)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords超強磁場中性子星 / 宇宙物理学 / X線天文学
Outline of Research at the Start

マグネターは約1000兆ガウスの超強磁場を持つ中性子星である。磁気エネルギーの解放によりX線で輝くと提案されており、定常的にX線を放射し、ときおり間欠泉のように強烈にX線を放出するバーストを起こす。本研究の目的は、私が独自に提唱した「マイクロバーストモデル」を証明することにより、真にマグネターが強磁場を持ち、磁気エネルギーの解放によりX線で輝くというモデルを確立することである。

Outline of Final Research Achievements

Magnetars are highly magnetized neutron stars with field strengths of ~10**15 G exceeding the quantum critical field. I verified the "micro-burst model" using burst data which I proposed by analogy with solar flares. The micro-burst model explains that the persistent emission of magnetars is superposition of mircro-bursts. I found that the bursts are superpositions of identical stochastic processes (micro-bursts) with a duration of ~6.1 ms at the 95% significance level. In addition, I found that the velocity and the Lorentz factor of the fireball are ~0.5c and ~1.1, respectively. In conclusion, this study shows that the "micro-burst model" can explain the observational facts without contradiction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マグネターのX線放射を説明するために、複数の物理モデルが提案されている。マイクロバーストモデルは広いエネルギー帯域のX線放射を説明することができる先駆的な物理モデルであり、観測事実と矛盾が無い。そのため、本研究の中核となるマイクロバーストモデルは、最有力の物理モデルであり、マイクロバーストモデルの証明は先駆的な研究である。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2021 2020 2019

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Presentation] 超強磁場中性子星「マグネター」のバーストの時間的な性質(4)2021

    • Author(s)
      中川友進
    • Organizer
      日本天文学会2021年秋季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超強磁場中性子星「マグネター」のバーストの時間的な性質(3)2021

    • Author(s)
      中川友進
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会(2021年)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 超強磁場中性子星「マグネター」のバーストの時間的な性質(3)2020

    • Author(s)
      中川友進
    • Organizer
      日本天文学会2020年秋季年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 超強磁場中性子星「マグネター」のバーストの時間的な性質(2)2020

    • Author(s)
      中川 友進
    • Organizer
      日本天文学会2020年春季年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 超強磁場中性子星「マグネター」のバーストの時間的な性質(2)2020

    • Author(s)
      中川 友進
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Suzaku Observations of Magnetars2019

    • Author(s)
      Yujin Nakagawa
    • Organizer
      Frascati Workshop 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Temporal Behavior of Magnetar Bursts2019

    • Author(s)
      Yujin Nakagawa
    • Organizer
      Physics 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超強磁場中性子星「マグネター」のバーストの時間的な性質2019

    • Author(s)
      中川 友進
    • Organizer
      日本天文学会2019年秋季年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 超強磁場中性子星「マグネター」のバーストの時間的な性質2019

    • Author(s)
      中川 友進
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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