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磁気流体数値実験に基づく銀河磁場と前景放射モデルの構築

Publicly Offered Research

Project AreaThe Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
Project/Area Number 24111704
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

松元 亮治  千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00209660)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords宇宙物理 / 磁気流体力学 / 銀河系 / シミュレーション / 宇宙背景放射 / 天体ダイナモ / 宇宙磁場 / 電波天文学
Research Abstract

銀河ダイナモの大局的3次元磁気流体シミュレーション結果をもとに、地球軌道から観測した場合の全天のファラデー回転度分布の角波数に関するフーリエスペクトルを求め、観測と比較した結果を日本天文学会2013年秋季年会で発表した。フーリエスペクトルは空間解像度及び数値振動の影響を受けやすいため、従来のコードに替えて近似リーマン解法の一種であるHLLD法に基づく空間5次、時間3次の高次精度化した円筒座標系3次元磁気流体コードCANS+を国立天文台等の並列計算機に実装してシミュレーションを実施した。その結果、円盤内部で増幅された磁場が円盤コロナに浮上すること、円盤内部の方位角磁場方向が回転の10倍程度の時間スケールで準周期的に反転する等、従来のコードを用いて得られていた結果を再現し、数値振動の影響のないファラデー回転度の空間分布等を得ることができた。
また、非熱的粒子(宇宙線)が円盤内部からの磁束浮上に及ぼす影響を宇宙線圧及び磁力線に沿う宇宙線の拡散を考慮した線形解析と非線形磁気流体シミュレーションによって調べ、宇宙線によって磁束流出率が高まること、特に磁力線に沿う宇宙線拡散によって磁場が弱い場合でも非線形段階において磁気ループの浮上が続くことが明らかになった。
銀河団スケールでの磁場増幅について、磁力線に沿う平均自由行程が長いことによる粘性効果を考慮した3次元磁気流体シミュレーション結果を論文として発表した。シミュレーションの結果、銀河団中を運動するダークマター塊の重力場に補足されたプラズマと銀河団プラズマの境界面に沿って磁場が強められ、磁力線に垂直方向の速度勾配が維持されること、サブクラスター後方で磁場がマイクロガウスまで強められることなどが明らかになり、銀河団磁場が宇宙背景放射の偏光方向に影響を及ぼし得ることが示された。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Magnetohydrodynamic Simulations of the Formation of Cold Fronts in Clusters of Galaxies: Effects of Anisotropic Viscosity2013

    • Author(s)
      Suzuki, K., Ogawa, T, Matsumoto, Y., Matsumoto, R.
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 768 Issue: 2 Pages: 175-175

    • DOI

      10.1088/0004-637x/768/2/175

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamo Activities Driven by Magnetorotational Instability and the Parker Instability in Galactic Gaseous Disks2013

    • Author(s)
      Machida, M., Nakamura, K.E., Kudoh, T., Akahori, T., Sofue, Y., Matsumoto, R
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: Vol.764 Issue: 1 Pages: 81-81

    • DOI

      10.1088/0004-637x/764/1/81

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetohydrodynamic Simulations of the Formation of Cold Fronts in Clusters of Galaxies: Effects of Anisotropic Viscosity2013

    • Author(s)
      Suzuki, Kentaro
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 768 Issue: 1 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1088/0004-637x/768/1/1

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Magnetohydrodynamic Simulations of Cosmic-ray Modified Magnetic Buoyancy Instabilities in Disk Galaxies2014

    • Author(s)
      Kudoh, Y., Matsumoto, R.
    • Organizer
      Birth and Death of High-mass Stars: Lesson on Newly Explored Phases of the Interstellar Medium
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-dimensional Magnetohydrodynamic Simulations of Galactic Dynamos2013

    • Author(s)
      Matsumoto, R., Kudoh, Y., Machida, M.
    • Organizer
      International Conference on Cosmic Microwave Background CMB2013
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学 (沖縄)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetohydrodynamic Simulations of Galactic Dynamo including Cosmic Rays and Supernovae in Disk Galaxies2013

    • Author(s)
      Kudoh, Y., Matsumoto, R.
    • Organizer
      International Conference on Cosmic Microwave Background CMB2013
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Local Simulations of Magnetic Buoyancy Instabilities including Cosmic Rays in Disk Galaxies2013

    • Author(s)
      Kudoh, Y., Matsumoto, R.
    • Organizer
      12th International Workshop on the Interrelationship between Plasma Experiments in the Laboratory and in Space (IPELS)
    • Place of Presentation
      白馬(長野県)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 非熱的粒子を考慮した磁気回転・パーカー不安定性の磁場増幅と飽和の影響2013

    • Author(s)
      工藤祐己
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
    • Place of Presentation
      埼玉大学(埼玉県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-dimensional Local Simulations of Disk Dynamo Including Cosmic Rays2012

    • Author(s)
      Kudo, Yuki
    • Organizer
      East Asia Numerical Astrophysics Meeting EANAM2012
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2012-10-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 高次精度磁気流体コードの天体ダイナモ計算への適用2012

    • Author(s)
      松元亮治
    • Organizer
      日本流体力学会
    • Place of Presentation
      高知大学(高知県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 銀河ガス円盤における磁気流体ダイナモ機構の探求2012

    • Author(s)
      町田真美
    • Organizer
      日本流体力学会
    • Place of Presentation
      高知大学(高知県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 銀河ガス円盤ダイナモの初期磁場構造依存性について2012

    • Author(s)
      町田真美
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Place of Presentation
      大分大学(大分県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 非熱的粒子を考慮した円盤ダイナモの3次元磁気流体計算2012

    • Author(s)
      工藤祐己
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Place of Presentation
      大分大学(大分県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Global Three-dimensional Magnetohydrodynamic Simulations of Disk Dynamos2012

    • Author(s)
      Matsumoto, Ryoji
    • Organizer
      East Asia Numerical Astrophysics Meeting EANAM2012
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic Fields in Astrophysical Disks2012

    • Author(s)
      Matsumoto, Ryoji
    • Organizer
      APCTP Workshop on Astrophysics: Magnetic Fields in Astrophysics
    • Place of Presentation
      Postech, Pohang, Korea
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 銀河ダイナモ磁気流体計算に基づくファラデー回転度分布と観測との比較

    • Author(s)
      松元亮治、工藤祐己、朝比奈雄太、町田真美、森嶋隆裕、服部誠
    • Organizer
      日本天文学会2013年秋季年会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 非熱的粒子によって駆動される磁気浮力不安定性の時間発展

    • Author(s)
      工藤祐己、松元亮治
    • Organizer
      日本天文学会2013年秋季年会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 銀河ダイナモの高次精度大局的3次元磁気流体シミュレーション

    • Author(s)
      工藤祐己、松元亮治、森嶋隆裕、服部誠
    • Organizer
      日本天文学会2014年春季年会
    • Place of Presentation
      国際基督教大学(東京都三鷹市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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