Strong-field physics probed via X-ray polarization of magnetars

• Project/Area Number: 25K17378
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 和田 知己 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 特任研究員(日本学術振興会特別研究員PD) (60963022)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2027: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: マグネター / 中性子星 / 突発天体 / X線偏光

Outline of Research at the Start

宇宙には超強磁場を持つ中性子星（マグネター）が存在し、地上では実現困難な物理の実験場となりうる。マグネターのX線偏光の観測から、強磁場下での量子電磁力学の非線形物理過程を理解するための理論モデルを構築する。非線形物理過程の効果を、陽子・電子・陽電子からなる3成分のプラズマの場合に考慮し、解析計算と数値シミュレーションによって、マグネターから放射されるX線のスペクトルと偏光を明らかにする。これにより、従来の2成分のプラズマを仮定した理論を超えた、より現実的なX線放射の理論モデルを構築し、X線偏光衛星IXPEによる観測に備える。