パルサーにおける超高エネルギー粒子の加速メカニズムの研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07247204
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 柴田 晋平 山形大学, 理学部, 助教授 (90187401)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 蜂巣 泉 東京大学, 教養学部, 助教授 (90135533)
• Keywords: 粒子加速 / パルサー / 中性子星 / ガンマ線 / 高エネルギー天学学 / 専用計算機

Research Abstract

従来電波パルサーとして知られていた高速回転する磁化した中性子星(パルサー)が強いガンマ線源であることが、観測技術の発展により、最近明らかになった。パルサー磁気圏では相対論的エネルギー(〜10^<12>eV)に粒子が加速され、さらに、電子陽電子対プラズマが生成再加速され、それからの放射が観測されたと考えられている。このような粒子加速の機構や放射機構の解明が待たれている。
本年度の研究では二つの進展があった。
ひとつは、電波パルスの放射があれば、その必然的結果として、ガンマ線放射が起こることを理論的に導いたこと。しかも、電波放射は中性子星の近傍で、ガンマ線放射は光円柱の近傍で起こることが示された。さらに、ガンマ線光度も計算された。この放射領域の分布も、予測された光度も観測を非常によく説明する(Shibata 1995,MNRAS)。
第二の成果は、電波放射領域の粒子加速をする電場の形成機構に関するものである。これについては従来から二つの考え方があって対立していた。その原因が両者の境界条件の考え方の違いによることを証明し、対立を解決するにはグローバルなモデリングしかないことを示した(近日投稿)。
パルサー理論のゆきずまりの突破口としての粒子シミュレーションを計画した。そのための専用計算機を本年度導入し現在テスト計算を進めている。次年度以降の成果が期待される。

Research Products

• [Publications] S.Shibata: "Origin of the gamma-ray pulsars" Monthly Notices of Royal Astronomical Society. 276. 537-548 (1995)
• [Publications] H.Washimi,S.Shibata他1名: "Formation of the ring-like structure in the SN 1987A nebula due to magnetic pressure of the toroidal field" Publication of Astronomical Society of Japan. 48. 23-28 (1996)