Physics of Relativistic Shock Waves Probed with TeV Gamma-Ray Afterglows
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22K03684
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
浅野 勝晃 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (80399279)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | ガンマ線バースト / ガンマ線 / 宇宙線 / 粒子加速 / プラズマ物理 / 相対論的ジェット |
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| Outline of Research at the Start |
ガンマ線バーストは宇宙最大の爆発現象で、ほんの数秒間で、太陽が一生に放出するエネルギーと同等のエネルギーをガンマ線として放出する。巨星が重力崩壊したり、中性子星連星が合体した時に起きる現象だと考えられている。ガンマ線バーストには、数時間から1年以上に渡って、緩やかに減光する残光と呼ばれる現象が、電波からガンマ線に渡って観測されている。これは星間物質を伝播する相対論的な衝撃波から放たれていると考えられており、その衝撃波で放射を担う粒子の加速機構や、磁場の強度などを、数値シミュレーションと観測されたガンマ線残光とを比較することで、明らかにする。相対論的衝撃波特有のプラズマの挙動を探ることができる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はFermiチームのメンバーとGRB180720Bの初期残光の観測結果を解釈した。初期ガンマ線残光が、可視光と同期した振舞いを見せ、我々は逆行衝撃波による放射がガンマ線に寄与している可能性を議論した。逆行衝撃波からのガンマ線検出は初の事例となる。この結果をまとめ、Nature Astronomyに投稿中である。また、MAGICメンバーと協力して、GRB201216CのTeVガンマ線残光の解釈を行った。この結果はMAGIC Collaborationの論文として投稿準備中だが、私個人による解釈の計算も進めており、この結果も来年度に発表できるように準備中である。また、共同研究者の寺内氏がFermi衛星とNicerが検出したGRB220706AのX線初期残光が急激にスペクトル変化を見せた事例を解析したので、その解釈にも貢献している。ただし、こちらはまだ観測の解析が現時点では終了していない。
上記観測の解釈に加え、純粋な理論研究も順調に進んだ。学生と協力して、磁場優勢ジェットによるジェットの減速シミュレーションを行った。これはGRB残光の初期段階を解明する大きな手掛かりになる。また、磁場優勢ジェットの内部衝撃波をシミュレーションで再現することに成功した。従来、磁場優勢環境下では、エネルギー散逸が抑えられると考えられてきたが、我々のシミュレーションでは、希薄波と衝撃波との衝突で、効率の良いエネルギー散逸が実現した。上記の結果をまとめて専門誌に投稿済みである。
今後はこのシミュレーション結果から放射を計算し、GRBの初期残光放射から、磁場などを見つもる手法を開発したい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シミュレーションのコード開発など、理論研究は順調に進み、論文も投稿できた。観測の解釈にも大きく関わっているが、こちらは観測チームの都合もあるので、論文の投稿時期をこちらでコントロールすることは難しい。多くのプロジェクトが同時進行で進んでいるが、なるべく早い時期に公にできればと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
相対論的磁気優勢ジェットのシミュレーションに成功したので、これに放射過程を実装し、詳細なスペクトルの進化を計算するのを次のステップにしたい。初期残光の振舞いを観測と比べることで、ジェットの磁化率に制限をかけることを狙っている。流体シミュレーションとは異なる、One-zoneのコードの改良も進ませて、結果を出し、流体計算と相補的な役割を果たしたい。
観測との共同研究では、今後も解釈などに貢献したい。観測論文ではあまり踏み込んだ解釈を提案することは難しいが、改めて別個な論文として別解釈を出版する方向で研究を進める予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)
