| 研究課題/領域番号 |
18H01215
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高エネルギー天体 / ブラックホール / マルチメッセンジャー / ジェット / 宇宙線 |
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| 研究実績の概要 |
PeV天体の一つの候補にガンマ線バーストのジェットがある。最近、重力波イベントGW170817の発見によって、ついに本格的なマルチメッセンジャー天文学が始まり、連星中性子星の合体によってショートガンマ線バーストのジェットが放出されたことがほぼ明らかになった。我々もこの大きな進展に対し様々な貢献をした。
1. 我々は、観測されたガンマ線バーストが大変暗かったので、ジェットを横から見ている off-axis モデルを提唱し、現在では標準的な理解となっている。しかし、スペクトルが off-axis ジェットでは単純には説明できない。ところが、残光で示唆されているような構造をもったジェットを考えると、スペクトルまで含めて off-axis ジェットで説明できることが分かった。
2. 連星中性子星合体時に飛散する物質中をジェットが伝搬できるかどうか、解析的、数値的に調べた。得られた解析解は、飛散物質が膨張しているという効果を初めて入れたことによって、新しい項を含むことが分かった。得られたモデルをGW170817に適用し、（観測的には暗かった）ジェットのエネルギーが通常のガンマ線バーストと同程度である（つまり off-axis モデルを支持する）ことを示し、合体からジェットが出るまでの遅延時間に制限を加えた。
3. ジェットが飛散物質を通過する間に、ジェットが飛散物質とぶつかることで高温のコクーンが生成される。コクーンからの放射がジェットに入ると、逆コンプトン散乱されることで、高エネルギーガンマ線が生成される。この高エネルギー放射を計算し、将来観測可能であることを示した。
4. 速度が準相対論的な衝撃波が、星風をブレークアウトするときのスペクトルを計算した。ここで、光子が衝撃波から放射されて逃げる効果を初めて取り入れた。この効果により、観測される温度が低くなることが分かった。
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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
マルチメッセンジャーの観測が進み、当初考えていたことを超える予想外のことも起こっているが、それらにしっかり対応して、本テーマに沿った成果を上げている。
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| 今後の研究の推進方策 |
PeV天体の一つの候補にガンマ線バーストのジェットがある。最近、重力波イベントGW170817の観測によって連星中性子星の合体とショートガンマ線バーストについての知見が豊富に得られるようになってきた。特に、off-axis 残光によってジェットが構造を持っていることが示唆されているが、すべてのジェット構造が調べられていない。残光の光度曲線から逆にジェットの構造を求める方法を開発し、どのようなジェットの構造が観測と整合的か調べる。また、ジェットが飛散物質をどのように通過するかという問題について、飛散物質の膨張とジェットのコリメーションの両方を考慮に入れた解析解を初めて求める。
また、高速電波バースト（Fast Radio Burst; FRB）についても、新しい観測が出始めているので、理論モデルを構築する。特に、最近見つかった周期的に繰り返すFRBの起源、そして、銀河系内で見つかったマグネターバーストからのFRBについて考察する。
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