パルサー・マグネター状態遷移から探る粒子加速機構および量子電磁気学効果の研究

• 研究課題/領域番号: 25400221
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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)
• 研究協力者: 高田 順平
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 高エネルギー天文学 / X線 / ガンマ線 / 粒子加速機構 / 中性子星 / パルサー / マグネター / 粒子加速 / 磁気圏 / プラズマ / ポーラーキャップ / 電磁量子力学

研究成果の概要

状態遷移するパルサー磁気圏の極冠における粒子加速プロセスを解明するための基礎的な粒子計算コードを開発することに成功した。とくに、従来正しくなかった境界条件の正しい扱い方を発見し、電流の遷移をシミュレートすることに成功した。PED効果として電子対生成を取り入れる予備的な数値計算にも成功した。
今後につなげるために磁気圏パラメータによるパルサーからのX線光度の変動について調べた。結果、統計的に有意にX線高度と回転パワーが相関していることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetar broadband X-ray spectra correlated with magnetic fields: Suzaku archive of SGRs and AXPs combined with Nustar, Swift and RXTE. (2017)
  • 著者名/発表者名: Enoto T., Shibata S., Kitaguchi T., Suwa Y., Uchide T., Nishioka H., Kisaka S., Makishima K.
  • 雑誌名: Atrophy. J. Suppl. 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray and Rotational Luminosity Correlationand Magnetic Heating of the Radio Pulsars (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Shibata, E. Watanabe, Y. Yatsu, T. Enoto, and A. Bamba
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 833 号: 1 ページ: 59-73
  • DOI: 10.3847/1538-4357/833/1/59
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sub-MeV band observation of a hard burst from AXP 1E 1547.0-5408 with the Suzaku Wide-band All-sky Monitor (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yasuda, W. B. Iwakiri, M. S. Tashiro, Y. Terada, T. Kouzu, T. Enoto, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: TBD 号: 3 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1093/pasj/psv011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multi-wavelength observations of the black widow pulsar 2FGL J2339.6−0532 with OISTER and Suzaku (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoichi YATSU, Jun KATAOKA, Yosuke TAKAHASHI, et al.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 84 号: 2 ページ: 84-95
  • DOI: 10.1088/0004-637x/802/2/84
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The structure of the pulsar magnetosphere via particle simulation with GRAPE (2012)
  • 著者名/発表者名: Shibata S.
  • 雑誌名: IAU Symposium Proceedings 巻: 291 号: S291 ページ: 279-282
  • DOI: 10.1017/s1743921312023861
  • 査読あり
• [学会発表] 中性子星の理論的研究の課題と展望 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理連絡会
  • 発表場所: 名古屋市、名古屋大学
  • 年月日: 2017-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] 電波パルサーのX線光度を決定する要因について (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平
  • 学会等名: 日本天文学会 秋の年会
  • 発表場所: 松山市 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] パルサー磁気圏の多様性/パルサー星雲 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平
  • 学会等名: 中性子星勉強会＠蔵王
  • 発表場所: 山形市 蔵王温泉
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] X-ray and rotational luminosity correlation and magnetic heating of the radio pulsars (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibata S.
  • 学会等名: The Phyics of the Pulsar Magnetosphere
  • 発表場所: Goddard Space Flight Center, NASA, Greenbelt, MD, USA
  • 年月日: 2016-06-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中性子星の種族とX線放射につい (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平(山形大学)
  • 学会等名: 中性子星研究会
  • 発表場所: 京都市、京都大
  • 年月日: 2015-12-25
  • 招待講演
• [学会発表] 散逸性(マグネター様)磁場を持つ電波パルサーの探査と中性子星の種族 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平(山形大学)
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理研究会(東京大学宇宙線研究所)
  • 発表場所: 静岡県沼津市
  • 年月日: 2015-11-25
• [学会発表] Topics from Pulsar Electrodynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Shibata (Yamagata Univ.)
  • 学会等名: Riken symposium, Comprehensive Studies of Neutron Stars
  • 発表場所: Riken, Wako shi, Saitama
  • 年月日: 2015-11-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 普通の電波パルサーにみられるマグネター様の磁場散逸の探査について (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平, 渡邉瑛里(山形大学), 谷津陽一(東京工業大), 榎戸輝揚(京都大学)
  • 学会等名: 日本天文学会、秋の年会
  • 発表場所: 兵庫県、甲南大学
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] チャンドラ衛星を用いた中性子星の活動性磁場の探査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡邉瑛里、柴田晋平(山形大学)、谷津陽一(東京工業大)、榎戸輝揚(京都大学)
  • 学会等名: 日本天文学会、秋の年会
  • 発表場所: 兵庫県、甲南大学
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 半導体光増幅素子 MPPC を用いたパルサーの高時間分解観測装置の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中森健之(山形大学)
  • 学会等名: 日本天文学会、春期年会
  • 発表場所: 大阪大学(豊中キャンパス)
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] Pulsar Polar Cap のPIC simulation (II) (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理学研究会
  • 発表場所: 九州大学西新プラザ 大会議室
  • 年月日: 2014-11-23 – 2014-11-26
• [学会発表] すざく衛星搭載 WAM 検出器による AXP~1E1547.0$-$5408の硬X線バーストの観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安田哲也(埼玉大学)
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 山形大学、山形市
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] パルサー磁気圏の粒子加速機構:沿磁力線電場加速+垂直電場加速モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田智秀(筑波技大)
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 山形大学、山形市
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] パルサー風 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平
  • 学会等名: 宇宙プラズマ理論研究
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール、仙台市
  • 年月日: 2014-08-13 – 2014-08-14
  • 招待講演
• [学会発表] 状態遷移する磁気圏のポーラッキャプの応答に関する数値シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 国際基督教大学
• [学会発表] パルサー磁気圏理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田晋平
  • 学会等名: 高エネルギー天文学研究会
  • 発表場所: 宮城県松島町パレス松州