| 研究課題/領域番号 |
22K20366
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0203:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
和田 知己 東京大学, 宇宙線研究所, 特任研究員 (60963022)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 高速電波バースト / マグネター / 中性子星 / 突発天体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高速電波バーストは電波帯域でミリ秒より短い継続時間をもつ突発天体であり、その放射機構や起源天体は未解明である。
ここ数年の観測的な進展がめざましく、月程度の周期性を示す天体や、起源天体周辺の環境が年程度で変化している天体、電波だけでなくX線でのバーストが観測された天体など、多様性が明らかになってきている。
本研究の目標は今後さらなる発展が期待される多波長・多時間軸の観測から高速電波バーストの起源天体を解明するための理論的枠組みを構築する事である。
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| 研究実績の概要 |
これまでに観測されている高速電波バーストの中で特に重要なイベントとして、銀河系内のマグネターから観測されたバーストがある。この高速電波バーストは、X線ショートバーストに付随して発見された。これらのX線ショートバーストと高速電波バーストに関する理論的研究を遂行した
当該年度は、X線ショートバーストが膨張するファイアボールから放射されていると仮定して、X線のスペクトルと、付随するアウトフローのダイナミクスを輻射流体力学の数値シミュレーションによって明らかにした。アウトフローは、運動エネルギーの一部を高速電波バーストや電波・可視光の残光として放射しうる。したがって、アウトフローのダイナミクスを正確に求めることは、多波長・多時間軸観測にとって重要である。
数値シミュレーションの結果、以下のことを明らかにした。(1)アウトフローのダイナミクスには、サイクロトロン共鳴散乱を介した輻射加速が重要であり、この有無で運動エネルギーは10倍程度変わりうること。このことは、昨年度の研究で解析的に明らかになっていたが、初めて数値的に検証することができた。(2)アウトフローの加速過程は、磁場中の散乱断面積の周波数依存性を反映すること。(3)高速電波バーストと同時に観測されたX線のスペクトルが再現できること。また、そのX線ショートバーストに付随するアウトフローはローレンツ因子が100程度にまで加速されること。
これとは別に、一部のX線突発天体の駆動メカニズムに関する研究もおこなった。三軸不等のマグネターが、ある初期条件のもとで回転すると、回転軸が反転する。これはジャニベコフ効果として知られている過程である。反転の際には、マグネターのクラストにオイラー力がかかり、これがX線突発天体を引き起こす可能性があることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
X線ショートバーストに関する輻射流体シミュレーションが終了し、X線のスペクトルとアウトフローのダイナミクスを明らかにすることができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
数値シミュレーションにバリオンの効果を取り入れる。バリオンが含まれると、アウトフローの運動エネルギーが増大することが解析的な研究で明らかになっている。これを数値シミュレーションで検証する。アウトフローの運動エネルギーは高速電波バーストの放射効率を見積もるのに重要である。また、多波長で観測できる残光の光度曲線を明らかにする際にも重要となる。
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