研究課題
近年の X 線観測からいくつかの超新星残骸（SNR）では、電離よりも再結合が優勢な過電離プラズマが確認されている。その多くは近傍に分子雲や原子雲の存在が確認されているため、SNRの進化や構造形成には周辺ガス環境が深く関わっていると考えられるが、その進化機構の詳細は明らかにされていない。これを明らかにするには、周辺環境とSNRの進化の関係を定量的に評価する必要がある。現在のX線スペクトル解析で使用されているプラズマモデルは温度の時間発展が考慮されておらず、プラズマからの放射を再現するには不十分である。過電離プラズマが発見されたSNRは放射冷却期と考えられ、断熱膨張期期では影響が少なかった放射冷却の効果を考慮した年齢数万年程度の SNR の数値計算が必要となる。本研究では、プラズマの状態の時間発展を考慮した 1 次元数値流体計算を行い、その結果からスペクトルやイメージを生成することで、観測のスぺクトルやイメージと直接比較できる枠組みを構築した。X線のスペクトルは、主に電子温度と各イオンの分配比から形状が決まるため、数値流体計算コードでは、電子温度と電子・イオンの密度、イオンの電離状態の時間発展を計算している。また、流体計算にラグランジアン法を採用することで、格子内の物質量を保存させたまま、初期状態の各流体要素がどのように運動し物理状態を変えていくかを追跡することが可能である。スペクトル生成コードでは、電子温度、電子・イオンの密度、イオンの分配比からプラズマの局所的な放射スペクトルを計算することができる。我々は、開発したコードを用いて実際の ISM の密度が電子温度や電離度にどのような影響を与えるのか調べた。その結果、周辺ガスが濃密であれば数千から数万年経過したSNRは過電離の傾向を示すことがわかった。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
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