研究課題
これまで我々は、衝撃波上流の流速のローレンツ因子が1に比べて十分大きな相対論衝撃波では、衝撃波面から電磁波が衝撃波上流に伝搬し、その先駆波のポンデラモーティブカによる静電航跡場により電子が高エネルギーまで加速されることを指摘してきた。そして空間1次元の粒子シミュレーションを行うことにより、先駆波領域から衝撃波面にかけての幅広い領域で、非熱的エネルギースペクトルがけいせいされることを示した。更に、活動銀河核やガンマ線バースト天体に伴うアウトフロー領域での粒子加速として重要であることを議論してきた。当該年度においては、非熱的スペクトルの発展を理解する上で重要な衝撃波の多次元効果について考察をおこなった。空間2次元の衝撃波の数値シミュレーションは困難であるので、今回は先駆波領域だけに着目し、シミュレーション系の右側境界から電磁波を注入する部分系の2次元計算を行った。また衝撃波上流域に存在する弱い磁場については無視することとした。その結果、注入する電磁場の強度が臨界値を超えると、波の強度や周波数にほとんど依存せずに、非熱的スペクトルがべき指数2の冪型スペクトルで近似できることを見出した。この結果は、宇宙で観測される宇宙線のスペクトルを説明する上で好都合である。衝撃波上流の磁場の効果については、磁場を入れると波乗り加速も可能となるだめ、さらに硬いべき指数をもつスペクトル形成が予想される。初期的な計算を1次元の部分系で行った結果、この予想を支持している。今後は2次元系部分系での定量的な議論を行っていく。
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