New picture of high-energy astronomical phenomena with turbulence acceleration of particles

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K05291
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Asano Katsuaki 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (80399279)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺木 悠人 旭川工業高等専門学校, 一般理数科, 講師 (40733093)
• Research Collaborator: Hayashida Masaaki
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 粒子加速 / 乱流 / ガンマ線バースト / 活動銀河核ジェット

Outline of Final Research Achievements

The standard model of the particle acceleration in high-energy objects is the shock acceleration process. However, we propose a new model, the turbulence acceleration model, which agrees with the observed photon spectra of blazars and so on. We find that the most preferable model is the hard-sphere acceleration, in which the acceleration timescale is independent of particle energy. We also show that the hard-sphere acceleration is realized by large-scale turbulence via tes particle simulations in MHD waves.

Free Research Field

高エネルギー宇宙物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の衝撃波加速モデルでは、粒子のエネルギー分布をうまく説明できなかった。これに代わって近年活発に議論されている磁気再結合モデルは、強い磁場が要求される。しかし、観測は弱い磁場を示唆していた。我々の乱流モデルは、弱い磁場と高エネルギー粒子の分布を自然に両立させることに成功した。宇宙での粒子加速の描像を大きく変更するものである。このモデルを第一原理的なシミュレーションで実証したことも意義深い。