| 研究課題/領域番号 |
17H02877
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
松本 洋介 千葉大学, 大学院理学研究院, 特任准教授 (20397475)
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| 研究分担者 |
星野 真弘 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90241257)
加藤 恒彦 国立天文台, 天文シミュレーションプロジェクト, 専門研究職員 (90413955)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 相対論的衝撃波 / 粒子加速 / ワイベル不安定 / PICシミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
PICシミュレーションによる相対論的衝撃波における電磁波放射及び粒子加速研究を引き続き進めた。
昨年度までは陽電子・電子系での２次元シミュレーションで磁場が面外配位の垂直衝撃波を明らかにしてきたが、今年度では面内磁場配位に着目し、上流磁場の様々な強度σを変えて研究を行った。その結果、σ>10^(-2)の比較的磁場が強い状況ではこれまでと同じ強度の電磁場が衝撃波面から放射されることがわかったが、予想外にも、σ<10^(-2)の磁場が弱い状況下においても強い電磁場が放射されることが明らかになった。衝撃波面近傍でのワイベル不安定性が局所的に強い磁場を作り、これによる放射効率が高まったと理解された。昨年度の成果と併せて、相対論的衝撃波では電磁場放射が普遍的に起こりうることを明らかにした（Iwamoto et al., Astrophys. J., 2018)。
また、イオン・電子系での大規模３次元PICシミュレーションを行い、イオンワイベル不安定による磁場生成とその飽和過程について世界で初めて明らかにした。３次元計算では強い磁場を長時間維持することが可能であることが明らかになり、これまでの研究で示された磁場の急速な散逸は２次元による次元制約であることを示した（Takamoto et al., Astrophys. J. Lett., 2018）。
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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
当初計画したように、これまで２次元相対論的衝撃波のダイナミクス・構造の研究が本課題によって大幅に進展している。また、その過程の中で、弱い上流磁場強度条件下でも電磁場放射が高強度で励起されることが明らかになるなど、予想外の成果も得られている。相対論的衝撃波で重要なワイベル不安定の基本的性質も、世界で初めて３次元計算を行い、３次元計算の重要性を示すことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでは、陽電子・電子プラズマ系での相対論的衝撃波のダイナミクスについて着目してきたが、今後はイオン・電子系プラズマでのダイナミクスについて明らかにしていく予定である。高強度の電磁場放射がイオン・電子系でも期待されることから、電磁場による電子の航跡場加速について着目し、電子加速について議論を進める。また、今年度の３次元ワイベル不安定の研究を踏まえて、陽電子・電子系での相対論的衝撃波の３次元構造についての研究も着手する。
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