2020 Fiscal Year Annual Research Report
相対論的衝撃波における電子加速機構についての磁化強度σに対する包括的研究
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17H02877
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
松本 洋介 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (20397475)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星野 真弘 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90241257)
加藤 恒彦 国立天文台, 天文シミュレーションプロジェクト, 特任専門員 (90413955)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 相対論的衝撃波 / PICシミュレーション / 電磁波放射 / 高速電波バースト / スーパーコンピューター富岳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までのイオン・電子系における相対論的衝撃波の解析を引き続き行った。２次元計算では、放射される電磁波が上流では非一様に発展し（filamentation instability）、電磁場強度の濃淡が顕著になる。上流ローレンツ因子が大きい条件では、その非一様性から磁場強度が０に近い領域が形成され、上流粒子の一部がその場で大きなエネルギーを得ることが明らかになった。そのプロセスは、古典的なピックアップイオン加速と同じで、その相対論版である。ピックアップによる最大エネルギー利得は上流ローレンツ因子の3乗に比例することから、ガンマ線バーストなど、外部シェルにおける効率的な粒子加速機構となりうることを、理論・シミュレーションの観点から示すことができた。本成果をまとめて、Astrophysical Journal誌に掲載された
さらに、これまでのイオン・電子系の2次元計算から発展させ、スーパーコンピューター「富岳」を用いた大規模3次元計算を実施した。その結果、これまで同様3次元においても高強度の電磁波放射が発生することを明らかにした。3次元計算を行うことで初めて、X・Oモード放射を正確に記述することが可能になり、得られた電磁場データよりストークスパラメタを計算し、放射される電磁波の偏光特性を定量的に明らかにすることに成功した。その結果、強い直線偏光の放射が特定の波長（周波数）で得られること、その強度が非常に大きいことから、電波領域で観測される高速電波バースト（FRB）の起源として説明可能であることを世界で初めて定量的に示すことができた。本成果を論文としてまとめて投稿中である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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