公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
マグネター（超強磁場をもつ中性子星）は巨大なフレアを起こす。そのエネルギー規模は莫大で過去に観測された高エネルギーのX線やガンマ線のみならず、次に起こるフレアでは重力波望遠鏡でもそれが観測されるか、または、その大きさに上限がつく可能性があり重要な天体現象である。過去の巨大フレアではX線やガンマ線の光度に振動数が数十から百Hｚの準周期的振動（QPO）成分がみられ、中性子星の殻におけるシア運動に伴うものという説がある。観測精度の問題から確定的なことは難しいが、観測情報の向上とともに理論的進展の必要がある。本年度は次の課題で成果を得た。(1) 時間変動する磁気圏の数値的解法マグネターのフレアの際には、ねじれ磁場の解放にともなう大量の電流が星の外に流れ出すと考えられており、適切な磁気圏のモデルを取り入れることが重要である。パルサー磁気圏の大域的構造は依然未解決問題であるが、近年一つの可能性がある計算手法が提案されている。プラズマ運動をモデル化し、粒子の加速や減速に伴う非ＭＨＤの効果を取り入れ、電磁場だけを解く手法であり、それを適応し、突発的な表面の変動に対して磁気圏の振る舞いを調べた。その結果は論文として公表した。(2)磁気星の振動の数値的解法マグネター内部で起きる振動を初期値からの時間発展の形式で調べるコードを開発中である。内部磁場が極性方向の成分だけだと、振動のモードは分離でき、振動方向が軸性方向の場合、比較的容易に計算できた。この結果は同様の他の研究の追試的要素が大きいものであるが、さらなる進展の土台となり、現在他の振動方向モードの計算を試みている。一部の結果は口頭で発表した。
2: おおむね順調に進展している
課題(1)磁気圏のモデルに関しては当初の計画予定の範囲までは調べたが、更なる発展にはもっと良いモデルの構築または研究手法のアイデアが必要である。そのため、この課題で時間をかけるより、より生産的にするため、もう一つの課題(2)星内部での振動に着手した。このような状況は想定したものである。課題(2)にも、数値計算上の問題点があることを予想していたが、実際に予備的な計算を行うことで、試行錯誤で問題点を超えつつある。
当初からの計画したマグネター振動を数値的に計算する。これまでの研究では重力波放出が弱い振動モードを調べられてきた。もし、星の殻部分の捩れが限界以上に達した後に構造が崩壊するなら、別の方向のシア運動を誘発すると考えられる。その変動部分を線形化された方程式を軸対称性のある空間二次元で、ある種の初期データに対して時間発展させ、その時間変動を追う。現在、その数値計算コードが完成しつつあり、その高速化、安定化と高精度化を図る。磁場の配置として子午面内にある場合のみを最初に取り扱う。その範囲でいくつかの磁場の配置で調べ、その差異を検討する。同時に、質量密度の変動に伴う可能性を調べる。波長が星の大きさをはるかに超える長波長になるので、その放出に関しては多重極展開公式により見積もりを与える。また、振動が与える外部磁気圏への影響も考察する。
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Progress of Theoretical and Experimental Physics
巻: Volume 2014, Issue 2 ページ: 023E01 (11)
10.1093/ptep/ptu014
