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電気的に非中性な磁気中性面における粒子加速と高エネルギー天文学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19540235
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 天文学
研究機関山形大学

研究代表者

柴田 晋平  山形大学, 理学部, 教授 (90187401)

研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2007年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード天文学 / 高エネルギー物理 / プラズマ / ガンマ線天文学 / プラズマ物理
研究概要

従来の研究では、電気的に非中性である効果が議論されて来なかったことに注意し、本研究では、電気的に非中性な磁気中性面の構造とそこに於ける粒子加速機構を明らかにすることを目的とする。この効果の研究によって従来の観測と理論の矛盾(σ問題)を解決することを目指す。
結果、開いた磁場と閉じた磁場の境界領域(Y-point)で間欠的なリコネクションを観察できた(2009年春の天文学会)。そこからのシンクロトロン放射が観測的にFermiで得られているガンマ線の一部を説明できるかもしれないことをしめした。
また、衝撃波後方のシンクロトロン散逸、ピッチ角散乱の効果を観測データを用いて検討をした。特に、硬X線のカニ星雲の画像に見られる二つ目構造の再構成をおこなった。結果としてピッチ角の小さな粒子が卓越していると硬X線の観測を説明することを示し、これは従来のピッチ角が大きな粒子が多くなる衝撃波の通説を覆すこととなった。パルサー風の終端衝撃波においても磁気リコネクションが重要な働きをしていることが初めて示唆された。
今回検討された効果によっても運動エネルギーが卓越した相対論的な遠心力風をつくることができない。したがって、σ問題は解決しない。むしろ、今回発見された衝撃波内での磁気リコネクションは実はσ問題は存在しない、つまり、運動エネルギーは卓越する必要がないことを示唆している。

報告書

(4件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2010 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (27件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Chandra View of Pulsar Wind Nebula Tori2010

    • 著者名/発表者名
      Bamba A., Mori K., Shibata S
    • 雑誌名

      Astrophys.J. 709

      ページ: 507-511

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Method of the Particle-in-Cell Simulation for the Y-point in the Pulsar Magnetosphere2010

    • 著者名/発表者名
      Umizaki M., Shibata S.
    • 雑誌名

      Publication of Astronomical Society of Japan 62

      ページ: 131-142

    • NAID

      10026714061

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery of the Inner Ring around PSR B1509-58, 20092009

    • 著者名/発表者名
      Yatsu Y., Kawai N., Shibata S., Brinkmann W.
    • 雑誌名

      Publ.Astr.Soc Japan 61

      ページ: 129-135

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery of the Inner Ring around PSR B1509-582009

    • 著者名/発表者名
      Yatsu Y., Kawai N., Shibata S., Brinkmann W.
    • 雑誌名

      Publ. Astr. Soc Japan 61

      ページ: 129-135

    • NAID

      10025597935

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle Acceleration and Non-Thermal Emission in Pulsar Outer Magnetospheric Gap2008

    • 著者名/発表者名
      Takata T., Chang H.-K., Shibata S.
    • 雑誌名

      Mon.Not.R.astron.Soc. 386

      ページ: 748-758

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle Acceleration and Non-Thermal Emission in Pulsar Outer Magnetospheric Gap2008

    • 著者名/発表者名
      Takata T., Chang H. -K., Shibata S.
    • 雑誌名

      Mon. Not. R. astron. Soc 386

      ページ: 748-758

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Particle Simulation for the Global Pulsar Magnetosphere: the Pulsar Wind linked to the Outer Gaps2007

    • 著者名/発表者名
      Wada T., Shibata S.
    • 雑誌名

      Mon. Not. R. astron. Soc. 376

      ページ: 1460-1464

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization of the Crab Nebula with disordered magnetic components2007

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Y., Shibata S.
    • 雑誌名

      Mon. Not. R. astron. Soc. 381

      ページ: 1489-1498

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 磁場の変形を考慮した粒子シミュレーションによるパルサー磁気圏におけるデッドゾーンの構造2010

    • 著者名/発表者名
      結城伸哉, 柴田晋平, 和田智秀, 海崎光宏
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2010-02-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] カニ星雲のダイナミクスにおける圧力の非等方性効果の研究2010

    • 著者名/発表者名
      大澤健, 柴田晋平
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2010-02-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 中性子星磁気圏の三次元シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      和田智秀, 高田順平, 柴田晋平
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2010-02-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] グロバール磁気圏の粒子シミュレーションとフェルミ時代のパルサー磁気圏モデルの方向性について2010

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平, 結城伸哉, 海崎光宏, 和田智秀, 高田順平
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2010-02-25
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 粒子シミュレーションによるパルサー磁気圏での磁気中性面形成と高エネルギー放射に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      海崎光宏, 柴田晋平, 結城伸哉
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2010-02-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] グロバール磁気圏の粒子セミュレーションとフェルミ時代のパルサー磁気圏モデルの方向性について2010

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平、結城神哉、海崎光宏、和田智秀、高田順平
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2010-02-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏研究の今後の展望2010

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平
    • 学会等名
      宇宙線研究所共同利用研究会「高エネルギー宇宙物理学の将来とCTA
    • 発表場所
      東京大学宇宙線研究所
    • 年月日
      2010-01-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏のシミュレーションの最新の結果とカニ星雲に関するコメント2009

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平
    • 学会等名
      高エネルギー物理に関する研究会
    • 発表場所
      国民宿舎「みやじま杜の宿」
    • 年月日
      2009-11-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] The Pulsar Magnetosphere, Nagoya University Global COE2009

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平
    • 学会等名
      international school
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-11-12
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] The Pulsar Magnetosphere2009

    • 著者名/発表者名
      柴由晋平
    • 学会等名
      Nagoya University Global COE, international school
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-11-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏における Y-point 形成のシミュレーション22009

    • 著者名/発表者名
      海崎光宏, 柴田晋平, 結城伸哉
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2009-09-14
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏における粒子シミュレーション2009

    • 著者名/発表者名
      結城伸哉, 柴田晋平, 和田智秀, 海崎光宏
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2009-09-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Chandra によるパルサー星雲 トーラスの観測2009

    • 著者名/発表者名
      馬場彩, 森浩二, 柴田晋平
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2009-09-14
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Chandraによるパルサー星雲トーラスの観測2009

    • 著者名/発表者名
      馬場彩、森浩二、柴田晋平
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2009-09-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏におけるY-point形成のシミュレーション22009

    • 著者名/発表者名
      海崎光宏、柴田晋平、結城伸哉
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      山口大学
    • 年月日
      2009-09-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏におけるY-point形成のシミュレーション2009

    • 著者名/発表者名
      海崎光宏、柴田晋平
    • 学会等名
      日本天文学会2009年春季年会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
    • 年月日
      2009-03-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 粒子シミュレーションによるパルサーポーラーキャップの粒子加速機構の研究2009

    • 著者名/発表者名
      結城伸哉、柴田晋平、和田智秀
    • 学会等名
      日本天文学会2009年春季年会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
    • 年月日
      2009-03-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 中性子星とパルサー2008

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平
    • 学会等名
      最新の天文学の普及をめざすワークショップ
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2008-09-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] パルサーポーラーキャップの粒子加速領域の形成2008

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平、結城伸哉、和田智秀
    • 学会等名
      2008年日本天文学会秋期年会
    • 発表場所
      岡山理科大学
    • 年月日
      2008-09-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏の最近の進展とパルサー粒子シミュレーション2008

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平
    • 学会等名
      「MHD的天体物理ワークショプ : 理想MHDを超えて」
    • 発表場所
      国立天文台東京都三鷹市
    • 年月日
      2008-09-01
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏の構造を解明するためのグローバル三次元粒子シミュレーションによる研究II2008

    • 著者名/発表者名
      和田智秀、柴田晋平
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター、東京都渋谷区
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] PSR B1509-58を取り巻くパルサー星雲のインナーリングの発見2008

    • 著者名/発表者名
      谷津陽一、河合 誠之、柴田晋平
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター、東京都渋谷区
    • 年月日
      2008-03-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Particle simulations of the global pulsar magnetosphere2008

    • 著者名/発表者名
      Shibata, S.
    • 学会等名
      KINETIC MODELING OF ASTROPHYSIC AL PLASMAS
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏の今後の課題2007

    • 著者名/発表者名
      柴田晋平
    • 学会等名
      高エネルギー天体現象と粒子加速理論2007
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス、豊中市
    • 年月日
      2007-12-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏におけるY-pointの粒子シミュレーションによる研究2007

    • 著者名/発表者名
      海崎光宏、柴田晋平、和田智秀
    • 学会等名
      日本天文学会秋期年会
    • 発表場所
      岐阜大学、岐阜県岐阜市
    • 年月日
      2007-09-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏のグローバル構造を解明するためのグローバル三次元粒子シミュレーションによる研究2007

    • 著者名/発表者名
      和田智秀、柴田晋平、海崎光宏
    • 学会等名
      日本天文学会秋期年会
    • 発表場所
      岐阜大学、岐阜県岐阜市
    • 年月日
      2007-09-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] パルサー磁気圏アウターギャップモデルにおける粒子加速および非熱放射2007

    • 著者名/発表者名
      高田順平、H.K. Chang, K.K. Chen、柴田晋平
    • 学会等名
      理論天文学宇宙物理学懇談会シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学、百周年時計台記念館、京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考] ホームページ等

    • URL

      http://astr-www.kj.yamagata-u.ac.jp/~shibata/

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://astr-www.kj.yamagata-u.ac.jp/~shibata/index.htm

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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