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2023 年度 実績報告書

超臨界中性子星降着流のエネルギー解放機構の解明~流体力学計算と模擬観測による探求

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0368
配分区分基金
研究機関筑波大学

研究代表者

井上 壮大  筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワード中性子星 / 降着円盤 / 数値シミュレーション / 輻射輸送 / 磁気流体力学 / 一般相対性理論
研究実績の概要

超高光度X線パルサーとは、太陽光度の100万倍を超える明るさのX線パルスを発する天体である。強力な磁場を有する中性子星周囲の超臨界降着流(エディントン限界降着率を超える降着流)がその正体として有力視されているものの、観測結果を説明可能な理論モデルの構築には至っていない。
本年度は、双極子磁場および四重極子磁場を有する中性子星への超臨界降着流の一般相対論的輻射磁気流体力学シミュレーションを実施した。磁気圏半径(降着円盤の輻射圧と中性子星磁場の磁気圧が釣り合う半径)において双極子磁場が卓越する時、双極子磁場に沿う降着流が形成される。この場合、降着円盤は途切れ、中性子星の磁極付近に柱状の降着流が形成される。一方、磁気圏半径において四重極子磁場が卓越する時、四重極子磁場に沿う降着流が形成される。この時、ガスは主に赤道面から降着する。我々は、中性子星表面において4E+12Gよりも小さい双極子磁場強度と、2E+13Gの四重極子磁場強度を有する中性子星への超臨界降着流が、系内で観測されている超高光度X線パルサーの観測結果を矛盾なく説明可能であることを突き止めた。以上の成果は、系内超高光度X線パルサーが磁化中性子星への超臨界降着によって駆動されるという仮説を支持する結果である。今度、我々の数値シミュレーションモデルと、昨年打ち上げられたX線分光撮像衛星XRISMによる最新の観測結果を比較することで、超臨界降着によって駆動される噴出流の検証等も可能になるだろう。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Modeling of Thermal Emission from ULX Pulsar Swift J0243.6+6124 with General Relativistic Radiation MHD Simulations2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue, A., Ohsuga, K., Takahashi, H. R., Asahina, Y.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 952 ページ: 62, 78

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acd6ea

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] General Relativistic Radiation MHD simulations of Super-Eddington accretion flows around a magnetized neutron star; modeling of the ULX Pulsars2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue, A., Ohsuga, K., Takahashi, H. R., Asahina, Y.
    • 学会等名
      7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamical simulations of Super-Eddington Accretion Flows onto Magnetized Neutron Stars; Powerful Outflows and Thermal Emission2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue, A., Ohsuga, K., Takahashi, H. R., Asahina, Y.
    • 学会等名
      CCP2023 - 34th IUPAP Conference on Computational Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁化中性子星への超臨界降着流によるアウトフロー;噴出角度の四重極子磁場強度依存性について2023

    • 著者名/発表者名
      井上壮大、大須賀健、高橋博之、朝比奈雄太
    • 学会等名
      秋季天文学会年会
  • [学会発表] 超高光度 X 線パルサーの一般相対論的輻射磁気流体力学 シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      井上壮大, 大須賀健, 髙橋博之, 朝比奈雄太
    • 学会等名
      理論懇シンポジウム
  • [学会発表] 磁化中性子星への超臨界降着流の一般相対論的輻射磁気流体力学計算2023

    • 著者名/発表者名
      井上壮大, 大須賀健, 髙橋博之, 朝比奈雄太
    • 学会等名
      第5回 ~中性子星の観測と理論~研究活性化ワークショップ 2023
  • [学会発表] 磁化中性子星への超臨界降着流の一般相対論的輻射磁気流体力学シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      井上壮大, 大須賀健, 髙橋博之, 朝比奈雄太
    • 学会等名
      宇宙天体形成史; 初代星から生命の起源まで
  • [学会発表] 双極子磁場を有する中性子星への超臨界降着流の一般相対論的輻射磁気流体力学シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      井上壮大, 大須賀健, 髙橋博之, 朝比奈雄太
    • 学会等名
      【MHD2023】宇宙プラズマの活動性~天体形成から高エネルギー現象まで~
  • [学会発表] 磁化中性子星への超臨界降着流の一般相対論的輻射磁気流体力学シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      井上壮大, 大須賀健, 髙橋博之, 朝比奈雄太
    • 学会等名
      第11回 山田研究会「宇宙における降着現象 ~活動性・多様性の源~」
  • [学会発表] 四重極子磁場を有する中性子星への超臨界降着流の一般相対論的輻射磁気流体力学シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      井上壮大, 大須賀健, 髙橋博之, 朝比奈雄太
    • 学会等名
      ブラックホール大研究会 ~星質量から超巨大ブラックホールまで~

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公開日: 2024-12-25  

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