2015 Fiscal Year Annual Research Report
太陽圏外縁部に分布する高エネルギー粒子の生成機構の解明
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25400475
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
坪内 健 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 流動研究員 (60397601)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 宇宙科学 / 宇宙空間 / 宇宙線 / 超高層物理学 / プラズマ・核融合 / 粒子加速 / 太陽圏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽風プラズマで占められた領域「太陽圏」が銀河系内の星間物質と接触する圏界面内部に分布しているkeVからMeV領域の高エネルギー粒子生成を担う物理過程について、平成27年度は(1) 太陽圏内部における衝撃波非依存の粒子加速現象、(2)衝撃波通過後にヘリウムイオンが示す速度分布関数の安定性に関する数値シミュレーション結果の解析を進め、起源粒子の太陽圏内におけるダイナミクスの理解を深めた。
(1)太陽圏外縁部の終端衝撃波で効率よく粒子加速を受けるために必要な太陽圏内部での事前加速現象において、太陽風速度の揺らぎ構造の中での断熱加速モデルをハイブリッドシミュレーションで検証した。その結果、衝撃波が存在しない環境でも100keVを超える加速が可能であること、揺らぎ構造の空間スケールが大きくなるほど加速効率が高められていることを確認した。またこれは近年提唱されている、衝撃波非依存の粒子加速に伴う普遍的なエネルギー分布の形成理論を裏付ける上で有力なモデルとなりうる成果となった。
(2)磁気圏観測衛星Geotailがバウショック下流で観測したヘリウムイオンのリングビーム状速度分布の形成過程とその安定性に関する考察を進めた。特に観測から示唆される数百ジャイロ周期を超えて安定に維持されるリング状分布が、励起されるプラズマ波動の強度が十分弱いときに出現することを、１次元、２次元双方のシミュレーション結果によって示し、その条件が太陽風プラズマ温度とプロトン/ヘリウムの密度比で決定されることを理論計算との比較によって確認した。
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