2014 Fiscal Year Annual Research Report
中心エンジンから紐解くガンマ線バースト放射機構の根源的解明
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26287056
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
長瀧 重博 独立行政法人理化学研究所, 長瀧天体ビッグバン研究室, 准主任研究員 (60359643)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水田 晃 独立行政法人理化学研究所, 戎崎計算宇宙物理研究室, 研究員 (90402817)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ガンマ線バースト / ブラックホール / 輻射輸送 / 超新星 / 相対論的ジェット / ニュートリノ / 状態方程式 / アインシュタイン方程式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「相対論的ジェットの伝搬」
本研究ではガンマ線バースト放射を説明するモデルとして「フォトスフェリックモデル」を念頭に置いています。本年度、我々は3次元相対論的磁気流体計算コードを開発を行いました。これを用いて大質量星中を突き抜ける相対論的ジェット伝搬シミュレーションの予備的計算を行いました。
「ガンマ線伝搬過程」
上記流体計算で評価される流体各素片から放射される熱的放射が伝搬中にどの程度散乱を経験するのか、その結果最終的にどのようなスペクトルに変形されて地球上に到達するのかということを計算するのがこのパートの役割です。特にこのパートで重要となる狙いは、高エネルギー電子による逆コンプトン散乱により、ガンマ線の高エネルギー側の冪指数が熱放射スペクトルから変更され、観測と整合する非熱スペクトルになることです。本年度、我々はこのアイデアを推進するべく、バルクコンプトンだけでなく電子温度に起因する（そしてそれはジェット中で起こる衝撃波下流では非常に高温になる）逆コンプトン散乱効果も取り入れたモンテカルロ計算コードの開発をしました。この計算に於いて偏光度も計算出出来るようなりました。このコードを用いて、背景場として定常流を仮定した下で、近年日本のIKAROS衛星が捉えたガンマ線バーストの偏光について理論的考察を行い、査読論文として公表しました。
「ガンマ線バースト中心エンジン」
中心エンジン計算は、強重力場、強磁場、高密度状態方程式、ニュートリノ物理など複雑な物理が絡みあう現象ですが、それら全てを網羅した数値コードは開発されていません。本年度はこれまで開発してきた３次元一般相対論的磁気流体コードを更に高精度に拡張しました。特にアインシュタイン方程式ソルバーの装着を検討し、次年度実際に装着実現の見込みがあることを確認しました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本課題中、最難関と考えられていた「ガンマ線バースト中心エンジン」パートのアインシュタイン方程式ソルバーの装着実現について、計画一年目の段階で一定の目途がつけられた事は非常に今後の見通しを明るくしました。また現実的高密度状態方程式の装着にも本年度中に装着の見通しが立てられました。
「相対論的ジェットの伝搬」パートに於いては3次元特殊相対論的磁気流体コードが今年度中に動作確認を終えることが出来ました。特に磁気モノポールを生成しない、ベクトルポテンシャル法を採用し、より安定したコードに仕上げられたことは当初の予想を上回る成果でした。現実的巨星でのガンマ線バーストジェットシミュレーションもテスト計算に入ることが出来、うまく動作することが確認できています。
「ガンマ線伝搬過程」パートでは必要なコード開発を本年度中に完了することが出来ました。今後上記「ガンマ線バースト中心エンジン」パート、「相対論的ジェットの伝搬」パートとの接合を待つのみとなりました。
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| Strategy for Future Research Activity |
「ガンマ線バースト中心エンジン」パートでは引き続き、3次元アインシュタイン方程式ソルバー入り磁気流体コードの開発を継続します。そこに現実的状態方程式、およびニュートリノ輸送を組み込みます。このコードの真の完成までには10年スケールの研究が必要であると研究計画当初から考えていましたが、ある近似を施したレベルでの計算は本研究期間中に達成出来る見通しが出来ましたので、今後その達成を目標に研究を継続します。「相対論的ジェットの伝搬」パートと「ガンマ線伝搬過程」パートの接合はかなり現実味を増しており、この接合だけでも世界最先端の研究成果が出せます。次年度にはこの接合を実現し、国際会議や査読論文として積極的に成果を報告していく予定です。最終的には上記近似を施した「ガンマ線バースト中心エンジン」パートとの接合も狙い、世界を圧倒的にリードする研究成果を達成することを目標に、このまま研究に邁進します。
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| Causes of Carryover |
当初の計画よりも進展がありましたので平成26年度中の国際学会参加・発表が可能となり、10万円の前倒し請求を行いました。その後の予算やりくりにより、結果9,738円の残額が出ました。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記国際学会参加・発表により、ますます本研究が進むことになりました。特に海外研究者との連携が進むと考えています。それに応じて上記9,738円を海外研究者との通信費（書類の郵送費用等）などに充て、有効かつ適切に予算を使用することを計画しております。
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| Remarks |
研究室HPに年次報告あり。
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Research Products
(11 results)
