2019 Fiscal Year Research-status Report
A new approach for stability analysis of magnetized stars
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18K03606
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉田 至順 東北大学, 理学研究科, 助教 (30386635)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 理論宇宙物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主な研究実績は次の４つである。(1) 磁場星の安定性解析を行うための定式化を完成した。(2) 昨年度に求めた磁場星の新しい平衡解に対して、安定性解析を効率的に行うための磁束座標への座標変換法の解析を進め、現在安定性解析を行うための数値計算コードの作成中である。(3) 星外部に磁気圏を持つ一般相対論的な磁場星の平衡解を求めるための定式化を行った。(4) 星表面に面電流を許した場合に理論的に無矛盾な 一般相対論的な磁場星の平衡解を得るための定式化を進展させた。
(1) に関しては、プラズマ核融合の分野で使われている定式化に近いものが使えれば、数値計算コードの作成が簡単になるため、同様の基本式を得ようと試みたが、上手くいかなかった。そこで、最終的な定式化として、より一般的な問題に適応可能な基本式を用いることとした。この定式化では、他の問題への拡張が容易であるという長所がある。現在、得られた定式化を用いて、数値計算コードの作成中である。（実績(2))
(3), (4) は磁場星の平衡解についての成果である。現実的な中性子星では、星の外部は真空ではなく、プラズマで満ちている。そのため、星表面から電流の出入りが可能であり、星内部の磁場構造を大きく変える可能性があり重要である。（実績(3)) 星の表面に表面電流を持つモデルが幾つかこれまでに得られている。表面電流がある場合は、その効果を考慮する必要があるが、そのようなモデルはこれまで考えられていなかった。（実績(4))
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
プラズマ核融合の分野で使われている手法は、圧力と磁束関数が相似であるという性質を用いて、非常に簡単な基本式を得ることに成功している。この性質を自己重力がある系に対しても最大限適応することにこだわり、定式化に多くの時間を掛けたため、基本式定式化の完成を遅らせる結果となった。最終的には、一般的な基本式を用いて、それを問題に最適な座標へ変換して使用することにした。数値コードの作成などは複雑になるが、他の問題への拡張は容易になるというメリットがある。現在は、数値コードの作成の段階に入っているため、予定した成果の多くは今年度中に得られると期待できる。そのため、進捗状況としては”（３）やや遅れている”であるとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
磁場星の安定性解析を行うための定式化は完成している。現在、得られた基本式を用いて、磁場星の安定性解析のための数値計算コードを作成している最中である。作成中の数値計算コードについては、初めて扱う数値手法を多く含み、基本的な数値計算ルーチンから作成しなければならない部分もある。従って、予定通りには進まない可能性も否定できない。その場合も研究成果を得るために、研究計画で同時進行で行うことにしていた磁場星の平衡形状の研究も進めていく予定である。既に幾つかのアイディアがあり、予備的な理論的考察は終了している。従って、これらの平衡解についての研究も進める予定である。
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| Causes of Carryover |
主な理由は次の二つである。
(1) 購入を予定していたソフトウェアが購入したパーソナルコンピュータOSの最新バージョンに非対応になり、他のソフトウェアの購入を検討中であること。
(2) 磁場星の安定性解析の進捗状況がやや遅れているため、研究成果発表の回数が少ない。そのため、旅費と論文投稿料の使用額が当初の予定よりも少ない。また、コロナウイルス感染拡大防止のため参加予定だった研究会が中止となったため、旅費の使用額が予定より減少した。
今年度は、ソフトウェアの購入と研究成果発表を行うために使用する予定である。また、研究成果発表用のPCなどの購入も検討している。
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