2016 Fiscal Year Research-status Report
かにパルサーの電波パルス精密観測によるプラズマ乱流構造解明
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15K05069
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
寺澤 敏夫 国立研究開発法人理化学研究所, 階層縦断型基礎物理学研究チーム, 研究員 (30134662)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅野 勝晃 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (80399279)
三澤 浩昭 東北大学, 理学研究科, 准教授 (90219618)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 中性子星 / パルサー / 星間乱流 / 電波伝搬 / 高速電波バースト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
約50年前に発見された回転中性子星・電波パルサーのパルス輻射機構、およびそのパルスの伝搬過程を支配する磁気圏内・パルサー星雲内のプラズマ乱流構造は依然として謎につつまれ未解明のままである。我々は、2014年以来、飯館における325MHz帯観測、鹿島における1.4-1.7GHz帯観測を中心としたCrabパルサーの国内多周波同時観測を企画・実行してその謎の解明を目指してきた。平成28年度は、（１）従来にない広帯域観測を用いたCrabパルサー巨大電波パルス周波数スペクトル研究のとりまとめ、（２） 巨大電波パルス発生とＸ線パルスの相関の有無の検出、（３） 巨大電波パルスのPoisson性/非Poisson性の確認、（４） Crabパルサー観測で開発したデータ解析手段を、未知の突発電波現象FRB（高速電波バースト）解析に応用するための予備的研究、を中心とした研究活動を行った。
（１）は日本発の最初のCrabパルサー電波観測論文となった。（２）は昨年度末の2016・3・25に「ひとみ」衛星との同時観測（飯館、鹿島）で得られたデータが対象であり、「ひとみ」衛星の機上時計較正作業から着手し、その後、相関の検出作業に移行した。中間結果は天文学会にて公表済で、現在、論文投稿に向けた作業を続けている。（３）では、平成27年度に最初の検出報告を行った太陽風シンチレーションによる非Poisson性について、更なる定量的解析を行うとともに、新たな観測データを加えて統計を改善している。（４）では、過去の観測で得たCrab巨大電波パルス・データから作成した擬似FRBデータに基づき、FRB探索アルゴリズムの開発を行った。
さらに、上記の観測を中心とした研究と相補的な理論的研究を行い、パルサー極域の電場遮蔽プロセス、パルサー星雲へのエネルギー注入プロセスについて新しい知見を得た。
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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
かに星雲内のプラズマ乱流構造の解明のため、Crabパルサーの300MHz帯と700MHz帯の同時観測を目指し進めていた飯館観測所の拡張工事はほぼ完了した。しかし、700MHz帯の人工電波汚染状況が極めて悪化したため、同時観測の実現には至っていない。現在、汚染の少ない周波数帯を探す作業を進め、展望は得られている。
パルサー電波発生域でのプラズマ乱流構造解明を目指し、巨大電波パルス発生とＸ線パルスの相関の有無を確定することはX線衛星Suzaku時代からの懸案であり、Hitomi衛星の観測に期待していた。しかし、残念ながらHitomi喪失以前に得られたデータだけでは最終的結論は得られず、相関上限の改善にとどまった。
パルス発生機構・伝搬機構に関連する巨大電波パルスのPoisson性/非Poisson性の確認のため、2009年以来、7年間に渡って日本の観測所で得られたデータの再解析を進め、ほぼ作業は完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
未解明の回転中性子星・電波パルサーのパルス輻射機構・パルス伝搬を支配する磁気圏内外のプラズマ乱流構造の研究のため、次の諸点に注力する。
（１）飯館における325MHz帯、700MHz帯同時観測を企画・実行する。（２）解析の統計精度改善のため、大量の巨大電波パルスサンプルの蓄積を引き続き行う。（３）新しいデータ源の開発に努める。ターゲットは水沢VERA観測所の2GHz帯、22GHz帯観測、ならびに山口・茨城観測所の6.7GHz帯である。（４）現在、世界的に注目されているFRB現象について、電波パルサーとの類似点・相違点の解明を目指し、そのフィードバックとして電波パルサー放射機構解明への手がかりを得る。
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| Causes of Carryover |
平成28年度に計画していたCrabパルサーの300MHz帯、700MHz帯の同時観測は、700MHz帯の人工電波汚染状況の悪化のため、延期せざるをえなくなった。次年度に繰り越した予算額はその同時観測のために必要なハードディスク購入費用である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
700MHz帯での汚染の少ない周波数の選定作業をすみやかに終え、Crabパルサーの300MHz帯、700MHz帯（飯館観測所）、1.4GHz帯(鹿島観測所)の同時観測を企画・実行する。そのため、次年度使用額として繰り越した予算を用いてデータ記録用ハードディスクを購入する。
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