Acceleration mechanism of magnetized jets associated with core-collapse of massive stars

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23443
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0203:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: MATSUMOTO Jin 福岡大学, 公私立大学の部局等, ポスト・ドクター (70722247)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 大質量星 / ジェット / 数値シミュレーション

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to reveal the dynamics of the jet associated with the core-collapse of the massive star. To this end, we separately performed numerical simulations of the supernova explosion and the jet propagation. We had mainly two achievements. The magnetically driven jet is launched and propagates along the rotational axis of the massive star when the magnetar-class magnetic field is formed due to the magnetic flux conservation as a result of the gravitational collapse of the massive star. In addition, we found from the jet propagation simulations that the jet velocity is decelerated due to the growth of the local hydrodynamic instability which origin is the inertia force of jet oscillations when the purely hydrodynamic jet propagates through the ambient medium.

Free Research Field

天体物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

相対論的ジェットのダイナミクスは、大質量星の重力崩壊時に出現するジェットだけではなく、銀河中心にある巨大ブラックホール近傍から駆動される活動銀河核ジェットにも共通する物理である。特にジェット伝搬中の安定性の議論は、スケールの違いはあるがそのまま応用可能である。本研究課題で明らかにしたジェット振動にともなう慣性力を起源とする流体不安定性の成長によるジェット形状の変化は、活動銀河核ジェットの電波観測による形態の分類の物理的起源に迫る手がかりとなる可能性を秘めている。