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2019 年度 実績報告書

部分電離プラズマ中の宇宙線加速機構の解明と初期宇宙への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K17702
研究機関東京大学

研究代表者

大平 豊  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40589347)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード宇宙線 / 磁場 / プラズマ / 衝撃波 / 初期宇宙 / 超新星残骸
研究実績の概要

最終年は予定通り、宇宙線に関する最大の国際会議International Cosmic Ray Conference (ICRC2019)に参加し、これまでの研究成果を発表した。また、最新の宇宙線に関する研究結果の情報収拾を行った。また、論文を研究成果をまとめて論文を執筆し投稿した。
これまで研究期間全体を通じて、計画通り、宇宙誕生後いつ?どこで?どのようにして?宇宙線が加速されたかを理論的に明らかにすることができた。初代宇宙線は、z~20で形成される初代星の超新星爆発で作られる非相対論的無衝突衝撃波で、ワイベル不安定性によって作られた磁場による散乱を受けた衝撃波統計加速で、約100MeV程度まで加速されることを明らかにした。z~20までに形成される降着衝撃波は、衝撃波上流の電離度が十分でないために宇宙線を加速できる状況ではないことも明らかにした。初代超新星残骸で加速された宇宙線のうち、2MeV以上の宇宙線が系から逃走することができることも明らかにした。これによって、宇宙線が周辺に伝搬し、広い領域に渡って宇宙線のエネルギーを周辺ガスに渡すことが可能であることも明らかにした。
本研究により、z~20 の宇宙でも、宇宙線が周辺ガスを電離したり、加熱したり、磁場を生成したりすることができることが示された。これらの物理過程を通して、z~20に宇宙線が存在した証拠を得ることができる可能性がある。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Avrasya University/TUBITAK Space Technologies Research(トルコ)

    • 国名
      トルコ
    • 外国機関名
      Avrasya University/TUBITAK Space Technologies Research
  • [国際共同研究] Radboud University(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Radboud University
  • [雑誌論文] Weibel-mediated Shocks Propagating into Inhomogeneous Electron?Positron Plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      Tomita Sara、Ohira Yutaka、Yamazaki Ryo
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 886 ページ: 54~54

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab4a10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin and impacts of the first cosmic rays2019

    • 著者名/発表者名
      Ohira Yutaka、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 ページ: 1~7

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.100.061301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous plasma acceleration in colliding high-power laser-produced plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      Morita T.、Nagashima K.、Edamoto M.、Tomita K.、Sano T.、Itadani Y.、Kumar R.、Ota M.、Egashira S.、Yamazaki R.、Tanaka S. J.、Tomita S.、Tomiya S.、Toda H.、Miyata I.、Kakuchi S.、Sei S.、Ishizaka N.、Matsukiyo S.、Kuramitsu Y.、Ohira Y.、Hoshino M.、Sakawa Y.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 26 ページ: 090702~090702

    • DOI

      10.1063/1.5100197

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction between molecular clouds and MeV?TeV cosmic-ray protons escaped from supernova remnants2019

    • 著者名/発表者名
      Makino Ken、Fujita Yutaka、Nobukawa Kumiko K、Matsumoto Hironori、Ohira Yutaka
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 71 ページ: 1~8

    • DOI

      10.1093/pasj/psz058

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suzaku and Fermi view of the supernova remnant 3C 3962019

    • 著者名/発表者名
      Sezer A、Ergin T、Cesur N、Tanaka S J、Kisaka S、Ohira Y、Yamazaki R
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 492 ページ: 1484~1491

    • DOI

      10.1093/mnras/stz3571

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Acceleration and escape of first cosmic rays2019

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ohira
    • 学会等名
      International Cosmic Ray Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Cosmic-ray propagation2019

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ohira
    • 学会等名
      Dark matter searches in the 2020s - at the crossroads of WIMP
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 初代宇宙線の加速と逃走2019

    • 著者名/発表者名
      大平 豊
    • 学会等名
      日本天文学会
  • [学会発表] 硬X線観測(10-80keV)で探る超新星残骸での宇宙線加速2019

    • 著者名/発表者名
      大平豊
    • 学会等名
      Force研究会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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