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Numerical simulation of Cosmic-ray Acceleration on Superbubble

超级气泡宇宙射线加速的数值模拟

基本信息

批准号：
20J10300
负责人：
安田晴皇
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10300/
关键词：
超新星残骸宇宙線加速非熱的放射スーパーバブル

项目摘要

宇宙線と呼ばれる高エネルギー放射線の加速機構を明らかにすることは高エネルギー天文学における重要な課題の一つである。これまで銀河宇宙線は超新星残骸の衝撃波によって加速されていると考えられてきたが、未解決の問題点も多く残っている。そこで理論的アプローチからの宇宙線加速計算が必要である。我々は、(1)現実的な環境下における超新星残骸における宇宙線加速と、(2)スーパーバブルにおける宇宙線加速を計算した。まず、超新星爆発を起こす親星の恒星進化を考慮した、各進化段階における星風が作る星周環境を用意し、その中で起こる超新星爆発による宇宙線加速とそれに伴う非熱的放射を計算した。その結果II型超新星残骸の衝撃波が、赤色超巨星の時に出した濃い星風中を進行する時間では、宇宙線加速が活発で多波長で光る。それに対し、主系列星の時に出した高速の星風が非常に薄いバブルを作り、その中を走る間は宇宙線加速が抑制され多波長で光らないことが分かった。逆にIb/c型超新星残骸では、最初ウォルフ・ライエ星の時に作った薄いバブル中を膨張するため非常に暗いが、その後星風によって掃き集められたシェルに衝突し、再び増光する現象を見つけた。次に、スーパーバブル内では複数の超新星爆発が起こっており、これらを模して超新星残骸内で超新星爆発が起きた場合の宇宙線加速計算を行った。その結果、複数回目の爆発において、爆発の初期段階で衝撃波速度が高いにも関わらず、宇宙線加速ができない領域が存在することを新たに発見した。これは、スーパーバブル内部の超新星残骸と星風の流体的な相互作用によって、高温高密度領域が形成され、衝撃波加速にとって非効率な環境となるためであることもわかった。また、超新星残骸内部の加速においては、高温低密度な環境のため、加速は可能であるが最高エネルギーが稼ぐことができなく、低エネルギーの宇宙線も加速されることが分かった。

Cosmic ray acceleration mechanism is an important topic in astronomy. The Milky Way cosmic ray supernova remnant shock wave is accelerated and unsolved. Cosmic ray acceleration calculation is necessary for the theory of. I am concerned about (1) the calculation of cosmic ray acceleration in the present environment,(2) the calculation of cosmic ray acceleration in the present environment. The stellar evolution of the parent star is considered, the stellar wind is generated, the planetary environment is calculated, and the cosmic ray acceleration is calculated. As a result, shock waves from Type II supernova remnants, red supergiants, and cosmic ray acceleration occur at multiple wavelengths. The main series of stars are very thin and fast, and the cosmic rays are accelerated and suppressed. In the case of type Ib/c supernova remnants, the phenomenon of initial stellar expansion is very dark, and the phenomenon of post-stellar convergence is very bright. Cosmic ray acceleration calculations for multiple supernova explosions within the supernova remnant As a result, the explosion of multiple loops, the initial stage of explosion, the high speed of shock wave, the acceleration of cosmic rays, and the existence of new phenomena were discovered. The interaction between supernova debris and stellar wind in the interior, the formation of high-temperature and high-density fields, and the acceleration of shock waves in the environment The acceleration inside the supernova remnant is due to the high temperature and low density environment, and the acceleration is due to the high temperature and low density environment.