2014 Fiscal Year Research-status Report
銀河宇宙線源の時間的・空間的離散分布を考慮した銀河宇宙線伝播モデルの構築
| Project/Area Number |
26800145
|
|---|
| Research Institution | Ibaraki National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
三宅 晶子 茨城工業高等専門学校, 電気電子システム工学科, 講師 (00613027)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 銀河宇宙線 / 銀河磁場 / 超新星残骸 / 数値実験 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画に基づき、Jansson et al. （Astrophys. J. 757, 2012）の銀河磁場およびそれに依存した拡散効果を考慮した銀河宇宙線伝播モデルを構築した。
本申請課題に向けた予備的研究で仮定していた双対称渦状磁場（BSS磁場）モデルは、divergence freeを満たしていないという物理的問題を抱えていた。そこで初年度の研究では、より現実に近い構造を持ちdivergence freeも満足するモデルとして提案されているJansson et al.(2012)の銀河磁場を考慮した数値実験を行った。主な研究成果の概要は以下の通りである。
・Jansson et al.(2012)の銀河磁場を考慮した数値実験でも、銀河宇宙線の源として仮定した超新星残骸の空間的・時間的な離散性を考慮することで、銀河宇宙線の銀河系内における通過物質量分布や太陽系に到来するまでの伝播時間（つまり銀河宇宙線の年齢）の分布は上限値だけでなく下限値を持ち、エネルギーが低くなるほどに分布の形状が下限値周辺で乱れる傾向が維持されることを確認した。
・Jansson et al.(2012)の銀河磁場を考慮した場合、銀河宇宙線ホウ素・炭素比の観測結果を再現する拡散係数のモデルはKraichinan-typeとKormogorov-typeの中間の運動量依存性をもち、絶対値は磁場を考慮しない等方拡散モデルで見積もられた値よりも大きくなることを明らかにした。
・銀河磁場に対して垂直な方向への拡散成分と平行な方向への拡散成分の比に依存して、ホウ素・炭素比の観測結果から予測される銀河宇宙線の年齢が変化すること、また太陽系に到来する銀河宇宙線の源（超新星残骸）の空間分布が大きく変化することを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画の通り、Jansson et al. （Astrophys. J. 757, 2012）の銀河磁場およびそれに依存した拡散効果を考慮した銀河宇宙線伝播モデルを構築した。研究計画では銀河磁場によるドリフト効果も考慮することにしていたが、それ以上の影響が見込まれる太陽変調効果の数値実験コードの構築（既に構築済みの数値実験モデルの精密化）を優先し、研究を進めた。これにより、数GeV/n以下の銀河宇宙線二次成分・一次成分比の数値計算結果の信頼度が増し、より精密な銀河宇宙線伝播モデルの構築が期待される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初の実施計画に従い研究を進める予定である。平成２７年度は、平成26年度の研究で構築した銀河宇宙線伝播モデルが銀河宇宙線電子・陽電子にも適用できるよう、シンクロトロン放射および逆コンプトン散乱によるエネルギー損失の考慮、超新星残骸の年齢（超新星爆発以降の時間経過）とともに大きさが変化する既知の太陽系近傍の超新星残骸の考慮、既知の太陽系近傍の超新星残骸から逃げ出す銀河宇宙線のエネルギーに対する時間依存性の導入、といった改良を施す。平成２８年度に予定している銀河宇宙線と星間空間物質との核破砕反応による核種の変化およびエネルギー変化に関する数値計算では、核破砕反応に関するいくつかの予備的研究（数値計算結果の検証のための比較モデルの構築等）が必要と考えている。平成２７年度は出来る限り予定を前倒しして研究を進め、これらに向けた準備も進めたい。
|
