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2017 Fiscal Year Annual Research Report

高密度星磁気圏での電磁場エネルギー散逸機構と高速電波バーストの起源の解明

Research Project

Project/Area Number 16J06773
Research InstitutionAoyama Gakuin University

Principal Investigator

木坂 将大  青山学院大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Keywords中性子星 / 連星中性子星合体 / ショートガンマ線バースト / 高速電波バースト
Outline of Annual Research Achievements

中性子星やブラックホールなどの高密度天体に見られる活動性は、その天体が持つ強い磁場が深く関係していると考えられている。本研究の目的は、高密度天体が周囲に形成する磁気圏において電磁場のエネルギーから粒子のエネルギーへ変換、さらに電磁波として放射される一連の機構に対して解析的モデルによる解析、粒子シミュレーション等から迫ることである。
1. 中性子星連星の合体後に形成するブラックホールから放出される相対論的ジェットからの放射と考えられているショートガンマ線バーストに対し、我々が提案した理論モデルを観測データに適用した結果、中心天体の活動に起因すると考えられる 2 つの長時間放射成分が普遍的に存在することを明らかにした。また、得られた結果をもとに長時間放射成分とその散乱成分のフラックス分布を求め、現在稼働中の重力波望遠鏡の重力波が検出可能な範囲で SGRB が起きた場合にX線で検出できる割合を明らかにした。
2. 連星中性子星合体からの重力波イベント GW170817 に付随したガンマ線イベント GRB 170817A の観測データに対し、ショートガンマ線バーストの散乱された成分と解釈できる可能性を提案した。これにより、今回検出された連星中性子星合体イベントに典型的なショートガンマ線バーストが付随していた可能性を示した。
3. 高速電波バーストの候補でもある中性子星からの巨大電波パルスの電波とX線の同時観測データに対し、放射に寄与している粒子数に対する制限を与えた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度、連星中性子星の合体に伴う重力波が初めて検出され、これに伴う幅広い帯域の電磁波も同時に検出された。この新たな情報により、連星中性子星合体に伴うエネルギー解放現象に対する定量的な制限がはじめて得られた。本研究では連星中性子星の合体に伴うエネルギー解放現象の解明が主要な目的の一つであり、今後粒子シミュレーションで扱う際に、とるべきセットアップを想定以上に明確にすることができた。シミュレーションコード開発はやや遅れているが、総合的にみれば当初の想定通りの進展であると考える。

Strategy for Future Research Activity

繰り返す高速電波バースト天体に対する観測、連星中性子星の合体に伴う電磁波の観測により、高速電波バーストが起こりうるパラメーター範囲に対する制限は当初の想定以上に強くなった。今後も観測が大きく発展することが期待されるために解析的な手法などによりさらにパラメータ範囲を絞り込む研究を進めるが、粒子シミュレーションのコード開発がやや遅れていることからこちらを優先的に進め、電磁カスケードの結果としてのプラズマ粒子のエネルギー分布の電流依存性を明らかにした上で、可能性のあるコヒーレントな電波放射の機構について調査を行うことを予定している。

  • Research Products

    (25 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Avrasya University(トルコ)

    • Country Name
      TURKEY
    • Counterpart Institution
      Avrasya University
  • [Int'l Joint Research] University of Maryland/Stanford University/SLAC National Accelerator Laboratory(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of Maryland/Stanford University/SLAC National Accelerator Laboratory
    • # of Other Institutions
      14
  • [Int'l Joint Research] University of Durham/University of Cambridge/University of Southampton(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Durham/University of Cambridge/University of Southampton
  • [Int'l Joint Research] Saint Mary’s University/University of Waterloo/University of Manitoba(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      Saint Mary’s University/University of Waterloo/University of Manitoba
  • [Int'l Joint Research] SRON/ESTEC/Leiden Observatory(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      SRON/ESTEC/Leiden Observatory
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      8
  • [Journal Article] Hitomi X-ray studies of Giant Radio Pulses from the Crab pulsar2018

    • Author(s)
      Felix Aharonian, Yukikatsu Terada, Teruaki Enoto, Shu Koyama, Aya Bamba, Toshio Terasawa, Shinya Nakashima, Tahir Yaqoob, Hiromitsu Takahashi, Shin Watanabe, Kenya Oshimizu, Mamoru Sekido, Kazuhiro Takehuji, Eiji Kawai, Hiroaki Misawa, Fuminori Tsuchiya, Ryo Yamazaki, Eiji Kobayashi, Shota Kisaka, Takahiro Aoki et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 15~15

    • DOI

      10.1093/pasj/psx083

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Luminosity of synchrotron radiation from outer magnetosphere of pulsars2018

    • Author(s)
      Shota Kisaka, Shuta J Tanaka
    • Journal Title

      Proceedings of the International Astronomical Union

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

  • [Journal Article] Magnetic field configurations of magnetars2018

    • Author(s)
      Fujisawa Kotaro, Akihiro Yatabe, Shota Kisaka
    • Journal Title

      Proceedings of the International Astronomical Union

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

  • [Journal Article] Luminosity of synchrotron radiation from pulsar magnetospheres2017

    • Author(s)
      Kisaka S、Tanaka S J
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 932 Pages: 012015~012015

    • DOI

      10.1088/1742-6596/932/1/012015

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Search for the time evolution of the synchrotron X-ray spectrum of the youngest Galactic supernova remnant G1.9+0.3 using Suzaku2017

    • Author(s)
      Sezer A、Yamazaki R、Ohira Y、Tanaka S、Kisaka S
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 932 Pages: 012053~012053

    • DOI

      10.1088/1742-6596/932/1/012053

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Constraints on pulsed emission model for repeating FRB 1211022017

    • Author(s)
      Kisaka Shota、Enoto Teruaki、Shibata Shinpei
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 69 Pages: L9 (6pp)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx093

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Particle acceleration by pulsar wind nebulae inside supernova remnants2017

    • Author(s)
      Yutaka Ohira, Shota Kisaka, Ryo Yamazaki
    • Journal Title

      Proceedings of Science

      Volume: ICRC2017 Pages: 286

    • Open Access
  • [Journal Article] Bimodal Long-lasting Components in Short Gamma-Ray Bursts: Promising Electromagnetic Counterparts to Neutron Star Binary Mergers2017

    • Author(s)
      Kisaka Shota、Ioka Kunihito、Sakamoto Takanori
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 846 Pages: 142~142

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8775

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetar Broadband X-Ray Spectra Correlated with Magnetic Fields: Suzaku Archive of SGRs and AXPs Combined with NuSTAR, Swift, and RXTE2017

    • Author(s)
      Enoto Teruaki、Shibata Shinpei、Kitaguchi Takao、Suwa Yudai、Uchide Takahiko、Nishioka Hiroyuki、Kisaka Shota、Nakano Toshio、Murakami Hiroaki、Makishima Kazuo
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      Volume: 231 Pages: 8~8

    • DOI

      10.3847/1538-4365/aa6f0a

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ガンマ線バーストの散乱とGW170817/GRB 170817A2018

    • Author(s)
      木坂将大, 井岡邦仁, 樫山和己, 中村卓史
    • Organizer
      日本天文学会 2018年春季年会
  • [Presentation] FRB 121102に対する中性子星電波パルスモデル2018

    • Author(s)
      木坂将大, 榎戸輝揚, 柴田晋平
    • Organizer
      日本天文学会 2018年春季年会
  • [Presentation] 2017.11.7 Crab pulsar large glitch観測速報(2): 波形変化の有無検証2018

    • Author(s)
      木坂将大, 榎戸輝揚, 寺澤敏夫, 徳丸宗利, 俵海人, 岳藤一宏, 関戸衛, 三澤浩昭, 土屋史紀, 村田泰宏, 竹内央, 米倉覚則, 青木貴弘, 新沼浩太郎, 藤澤健太, 本間希樹, 小山友明, 柴田晋平, 浅野勝晃, 田中周太
    • Organizer
      日本天文学会 2018年春季年会
  • [Presentation] Short Gamma-ray Bursts and GRB 170817A2018

    • Author(s)
      Shota Kisaka
    • Organizer
      The first annual symposium of the innovative area "Gravitational Wave Physics and Astronomy: Genesis"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ガンマ線バーストの散乱とGW170817/GRB 170817A2017

    • Author(s)
      木坂 将大, 井岡邦仁, 樫山和己, 中村卓史
    • Organizer
      第30回 理論懇シンポジウム
  • [Presentation] Scattered Short Gamma-Ray Bursts as Electromagnetic Counterparts to Gravitational Waves and Implications of GW170817 and GRB 170817A2017

    • Author(s)
      Shota Kisaka, Kunihito Ioka, Kazumi Kashiyama, Takashi Nakamura
    • Organizer
      GW170817: The First Double Neutron Star Merger
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中性子星からの電磁波放射領域2017

    • Author(s)
      木坂将大
    • Organizer
      第7回DTAシンポジウム: ~中性子星の観測と理論~ 研究活性化ワークショップ 2017
  • [Presentation] ショートガンマ線バーストと合体放出物質2017

    • Author(s)
      木坂 将大
    • Organizer
      研究会「ガンマ線バースト研究の新機軸」
    • Invited
  • [Presentation] Luminosity of synchrotron radiation in pulsar magnetospheres2017

    • Author(s)
      Shota Kisaka, Shuta J. Tanaka
    • Organizer
      IAU Symposium 337 50 Years of Pulsars
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Luminosity of synchrotron radiation in pulsar magnetospheres2017

    • Author(s)
      Shota Kisaka, Shuta J. Tanaka
    • Organizer
      Physics of Neutron Stars - 2017
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17   Modified: 2022-06-14  

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