Theoretical Study of High-Energy Multimessengers from PeV Sources
| Project/Area Number |
18H01215
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2018: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
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| Keywords | 高エネルギー天体 / マルチメッセンジャー / 宇宙線 / ブラックホール / ジェット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
PeV天体の一つの候補にガンマ線バーストのジェットがある。最近、重力波イベントGW170817の発見によって、ついに本格的なマルチメッセンジャー天文学が始まり、連星中性子星の合体によってショートガンマ線バーストのジェットが放出されたことがほぼ明らかになった。我々もこの大きな進展に対し様々な貢献をした。
1. 我々は、観測されたガンマ線バーストが大変暗かったので、ジェットを横から見ている off-axis モデルを提唱し、現在では標準的な理解となっている。しかし、スペクトルが off-axis ジェットでは単純には説明できない。ところが、残光で示唆されているような構造をもったジェットを考えると、スペクトルまで含めて off-axis ジェットで説明できることが分かった。
2. 連星中性子星合体時に飛散する物質中をジェットが伝搬できるかどうか、解析的、数値的に調べた。得られた解析解は、飛散物質が膨張しているという効果を初めて入れたことによって、新しい項を含むことが分かった。得られたモデルをGW170817に適用し、（観測的には暗かった）ジェットのエネルギーが通常のガンマ線バーストと同程度である（つまり off-axis モデルを支持する）ことを示し、合体からジェットが出るまでの遅延時間に制限を加えた。
3. ジェットが飛散物質を通過する間に、ジェットが飛散物質とぶつかることで高温のコクーンが生成される。コクーンからの放射がジェットに入ると、逆コンプトン散乱されることで、高エネルギーガンマ線が生成される。この高エネルギー放射を計算し、将来観測可能であることを示した。
4. 速度が準相対論的な衝撃波が、星風をブレークアウトするときのスペクトルを計算した。ここで、光子が衝撃波から放射されて逃げる効果を初めて取り入れた。この効果により、観測される温度が低くなることが分かった。
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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
マルチメッセンジャーの観測が進み、当初考えていたことを超える予想外のことも起こっているが、それらにしっかり対応して、本テーマに沿った成果を上げている。
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| Strategy for Future Research Activity |
PeV天体の一つの候補にガンマ線バーストのジェットがある。最近、重力波イベントGW170817の観測によって連星中性子星の合体とショートガンマ線バーストについての知見が豊富に得られるようになってきた。特に、off-axis 残光によってジェットが構造を持っていることが示唆されているが、すべてのジェット構造が調べられていない。残光の光度曲線から逆にジェットの構造を求める方法を開発し、どのようなジェットの構造が観測と整合的か調べる。また、ジェットが飛散物質をどのように通過するかという問題について、飛散物質の膨張とジェットのコリメーションの両方を考慮に入れた解析解を初めて求める。
また、高速電波バースト（Fast Radio Burst; FRB）についても、新しい観測が出始めているので、理論モデルを構築する。特に、最近見つかった周期的に繰り返すFRBの起源、そして、銀河系内で見つかったマグネターバーストからのFRBについて考察する。
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Report
(2 results)
Research Products
(33 results)
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[Book] 宇宙物理学ハンドブック2020
Author(s)
高原文郎、家正則、小玉英雄、高橋忠幸
Total Pages
912
Publisher
朝倉書店
ISBN
9784254131277
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