| Project/Area Number |
22KJ0582
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| Project/Area Number (Other) |
21J20737 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横山 将汰 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 宇宙線 / 粒子加速 / 衝撃波 / プラズマ / 銀河間空間 / 超新星残骸 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙線とは宇宙空間からやってくる高エネルギーの粒子であり、様々な天体現象に影響を及ぼす重要な存在である。宇宙線を作る過程については、天体衝撃波における粒子加速という標準的な理論があるが、標準理論では説明できない観測事実も存在する。本研究では、標準理論で考慮されていなかった、衝撃波が伝播する物質中の非一様性に着目し、非一様媒質中衝撃波での粒子加速と、加速された宇宙線による反作用効果を数値シミュレーションにより調べて、宇宙線加速に関する理解を進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙線は宇宙空間を飛び回る高エネルギーの荷電粒子のことであり、我々の銀河内では熱的な粒子や磁場などの他のエネルギー成分と同程度のエネルギー密度をもって、様々な天体現象に影響を及ぼしていることが知られている。宇宙線を高エネルギーにまで加速する理論として、天体衝撃波における衝撃波加速という標準理論があるが、銀河宇宙線の最高エネルギーやそのエネルギー分布など、標準理論では説明できない観測事実もある。本研究課題は、標準理論で考えられていなかった、衝撃波が伝播する媒質中の非一様性に着目し、その宇宙線加速に対する影響を調べるものである。
昨年度の研究では、加速された宇宙線がプラズマ中に電流を誘起することにより、抵抗性加熱を生じさせ、プラズマの温度を上昇させるという効果が初期宇宙の銀河周辺で重要であることを発見した。現在の銀河間空間は高温の電離プラズマで満ちているが、宇宙で最初の銀河ができた頃には、加熱・電離源となる天体が十分に存在せず、低温中性のガスとなっている。このような初期宇宙の銀河周辺では天体からのX線による加熱により、銀河周辺が部分的に加熱・電離されていると標準的に考えられている。しかし、宇宙線加速は初期宇宙の銀河でも期待されるため、宇宙線によるガスの加熱・電離も起こりうる。本年度は上述の宇宙線による抵抗性加熱の効率をX線による加熱効率と比較し、宇宙線による加熱がX線加熱より支配的となる状況があることを定量的に示した。本研究結果を論文として発表し、国内外での学会発表も行った。初期宇宙の銀河間空間の加熱の様子は、将来の電波観測で調べることが可能になると期待されており、観測シグナルの理論的予言に向けて研究を進展中である。
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