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2012 Fiscal Year Research-status Report

銀河・銀河団内の宇宙線とそれが母天体に与える影響

Research Project

Project/Area Number 23540308
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

藤田 裕  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10332165)

Keywords宇宙線 / 銀河 / 銀河団
Research Abstract

平成24年度は銀河団中の銀河、特に銀河団の中心にあるcD銀河と銀河団ガスの関係について調べた。cD銀河を覆うガスは強いX線を放射しており、急速にエネルギーを失っているはずであるが、温度はあまり下がっておらず、何らかのエネルギー供給メカニズムが働いていると考えられている。そこでエネルギー供給源としてcD銀河の中心に存在する巨大ブラックホール(活動銀河核)を考え、エネルギーの運搬役として宇宙線を考えた。
ブラックホールの周囲では宇宙線が加速されており、加速された宇宙線は銀河団内へと流れ出す。宇宙線は銀河団ガスと相互作用をし、プラズマ不安定によりアルフベン波を励起する。この際、宇宙線からアルフベン波にエネルギーが渡される。アルフベン波の成長は最終的に非線形効果により止められる。この際、波のエネルギーが銀河団ガスへ渡される。以上の過程により、ブラックホールの周辺で宇宙線の形で生成されたエネルギーが銀河団ガスへ渡されるはずである。
この過程について数値シミュレーションを用いて調べたところ、これまで考えられてきた多くのエネルギー供給メカニズムと異なり、安定に継続してエネルギーがブラックホール周囲から銀河団ガスへ渡されることがわかった。
さらにこの過程でエネルギーを運搬する宇宙線からの非熱的放射についても調べた。宇宙線からは、シンクロトロン放射、逆コンプトン放射、π中間子からのガンマ線放射がある。そのうちのシンクロトロン放射に関する予言は電波放射の観測と一致し、他の放射は弱く、観測は難しいことがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成24年度は銀河の進化モデルや初代世代星形成での宇宙線の役割について調べる予定であったが、その前に平成25年度に研究を予定していた銀河団での宇宙線の役割について主に調べた。これは日本のすざくなどのX線天文衛星や、電波望遠鏡、ガンマ線望遠鏡での観測が進み、銀河団のデータが増え、理論との比較が用意になったためである。結果として最新の観測結果に基づいた理論を構築することができた。
学術論文も4本発表することができた。

Strategy for Future Research Activity

銀河団での宇宙線の役割についての研究が順調に進んでおり、観測をうまく説明できる理論の構築に成功している。そのためまずそちらの研究を優先して進めたい。その応用として銀河モデルや初代星などの他の天体の研究を行う。
数値シミュレーションに必要なワークステーションなどのハードウェアはすでに購入しているが、ソフトウェアの更新費用は必要である。最終年度なので、研究成果の発表に力を入れたい。そのため、研究発表のための旅費や、論文の投稿料に多くの予算を割く予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当なし

  • Research Products

    (12 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Suzaku observations of Abell 1835 outskirts: Deviation from hydrostatic equilibrium2013

    • Author(s)
      K. Ichikawa, K. Matsushita, N. Okabe, K. Sato, Y.-Y. Zhang, A. Finoguenov, Y. Fujita, Y. Fukazawa, M. Kawaharada, K. Nakazawa, T. Ohashi, N. Ota, M. Takizawa, T. Tamura, & K. Umetsu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 766 Pages: 90, 19 pp.

    • DOI

      10.1088/0004-637X/766/2/90

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radio Mini-Halo Emission from Cosmic Rays in Galaxy Clusters and Heating of the Cool Cores2012

    • Author(s)
      Y. Fujita, & Y. Ohira
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: Volume 428, Issue 1 Pages: 599

    • DOI

      10.1093/mnras/sts050

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Suzaku observations of the Hydra A cluster out to the virial radius2012

    • Author(s)
      T. Sato, T. Sasaki, K. Matsushita, E. Sakuma, K. Sato, Y. Fujita, N. Okabe, Y. Fukazawa, K. Ichikawa, M. Kawaharada, K. Nakazawa, T. Ohashi, N. Ota, M. Takizawa, & T. Tamura
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: Volume 64, Issue 5 Pages: 1

    • DOI

      10.1093/pasj/64.5.95

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dissipative phenomena in extended-body interactions. I. Methods: Dwarf galaxies of the Local Group and their synthetic CMDs2012

    • Author(s)
      S. Pasetto, G. Bertelli, E. K. Grebel, C. Chiosi, & Y. Fujita
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 542 Pages: A17, 15 pp.

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201117612

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 銀河団コアの宇宙線加熱の安定性2013

    • Author(s)
      藤田裕
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
    • Place of Presentation
      埼玉大学
    • Year and Date
      20130320-20130323
  • [Presentation] Generation of Magnetic Fields in the Universe through the Weibel instability2012

    • Author(s)
      Y. Fujita
    • Organizer
      Axion Cosmophysics
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構
    • Year and Date
      20121106-20121109
    • Invited
  • [Presentation] 宇宙線による銀河団の加熱2012

    • Author(s)
      藤田裕
    • Organizer
      高エネルギー宇宙物理学研究会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      20121004-06
  • [Presentation] 銀河団コアを加熱する宇宙線からの電波放射2012

    • Author(s)
      藤田裕
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Place of Presentation
      大分大学
    • Year and Date
      20120919-20120921
  • [Presentation] Stable Heating of Cluster Cool Cores by Cosmic-Ray Streaming2012

    • Author(s)
      Y. Fujita
    • Organizer
      IAU General Assembly
    • Place of Presentation
      Beijing
    • Year and Date
      20120820-20120824
  • [Presentation] Heating of cluster cooling cores by cosmic-ray streaming2012

    • Author(s)
      Y. Fujita
    • Organizer
      BLACK HOLE FEEDBACK 2012
    • Place of Presentation
      Dartmouth College
    • Year and Date
      20120730-20120803
  • [Presentation] 銀河団コアからの電波放射2012

    • Author(s)
      藤田裕
    • Organizer
      日本SKAサイエンス会議「宇宙磁場」2012
    • Place of Presentation
      まさご屋
    • Year and Date
      20120625-20120626
  • [Remarks] 研究内容

    • URL

      http://vega.ess.sci.osaka-u.ac.jp/~fujita/research.html

URL: 

Published: 2014-07-24  

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