2021 Fiscal Year Annual Research Report
Global 3D MHD simulations of young SNR interacting with molecular clouds
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20F20804
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
犬塚 修一郎 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (80270453)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
RIGON GABRIEL 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2020-11-13 – 2023-03-31
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| Keywords | 超新星残骸 / 宇宙線 / 星間媒質 / レイリーテイラー不安定性 / X線 / 数値シミュレーション / 磁気流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超新星残骸は地球に降り注ぐ宇宙線と呼ばれる高エネルギー粒子(核子と電子)の加速器であると考えられているが、理論的にも観測的にもまだ十分に検証されているわけではない。本研究では、現実的な星間物質の構造を考慮することで宇宙線の加速器である超新星残骸の進化に関する研究を行った。星間媒質は遷音速の乱流状態にあることから、コルモゴロフスペクトルを持つ密度揺らぎを超新星による爆風が伝播する媒質として設定した。特にこの揺らぎがSNRの構造、具体的には衝撃波と接触不連続面の間の距離に与える影響に注目した。観測的にはいくつかの超新星残骸では衝撃波と不連続面の間の距離は一様な星間媒質を衝撃波が伝播した時のそれよりも有意に狭いことが知られており、それは宇宙線が超新星残骸で極めて効率的に加速されている証拠であると考えられている。しかしながら、超新星残骸の構造を変化させてしまうほどの高効率な加速を仮定することは自然とは言い難い状況にある。上述の環境下での超新星残骸の形成を高分解能でシミュレーションで調べるために、時間と共に空間スケールが自動的に拡大するようなシミュレーションコードを新たに開発し実行した。その結果、密度の非一様構造を考慮した場合、接触不連続面でレイリー＝テイラー不安定がより大きく成長し、衝撃波と不連続面の間の距離は場所によって非常に大きな変動を示すことが明らかとなった。この変動幅は観測されるものを十分に説明しうるものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
時間と共にセル幅が増大し、超新星残骸の半径に対する空間分解能を落とさないようなシミュレーションが可能なコードが完成した。計算結果は現実の超新星残骸との比較が十分可能なものであり、今後解析を進めれば論文執筆に繋がることが期待される。よって、概ね計画通り進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
完成したコードを用いて、超新星残骸の形成過程をさまざまな初期環境のもとで調べていく。特に星間媒質の密度揺らぎの大きさは環境によって様々な値を取ると考えられ、その振幅がレイリーテイラー不安定の成長にどのように影響するのかや、観測的な特徴量にどのように反映されるのかを調べる。
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Research Products
(3 results)
