Study for acceleration mechanism of first cosmic rays and their influences

第一宇宙线加速机制及其影响研究

• 批准号: 19H01893
• 负责人: 大平 豊
• 金额: $ 9.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H01893/
• 关键词: 宇宙線; 磁場; プラズマ; 衝撃波; 初期宇宙

宇宙初期での宇宙線による磁場生成機構とガスの加熱機構、宇宙線が作る2次電子の加速について理論的に調べた。初代星が超新星爆発した後の超新星残骸で、宇宙線が加速される。この初代宇宙線による赤方偏移z=2-20の宇宙における新しいガスの加熱機構や2次電子の加速機構を定量的に評価し論文にした。宇宙線が銀河間空間に広がっていく際、宇宙線電流が生じる。その宇宙線電流を打ち消すために生じる熱的電子の帰還電流は、熱的ガスとの相互作用による抵抗を感じる。宇宙初期に形成された銀河周囲でのこの電気抵抗によるガス加熱を定量的に評価した結果、これまで考えられていた宇宙初期でのガスの加熱機構(X線加熱と宇宙線による電離加熱)に比べて、宇宙線電流が誘導する抵抗性加熱の方が効率良くガスを加熱する時期があること、ガスの加熱によって抵抗が弱くなり、最終的には抵抗性加熱が効かなくなることが明らかになった。また、この抵抗によって生じる抵抗性電場は、宇宙線が作り出す2次電子を加速させる。一方でその反作用として、熱的電子の帰還電流と抵抗性電場が弱くなる。空間的に一様であることを仮定することで、この一連の時間発展を解析的に解くことに成功した。また、空間の一様性の仮定を取り除いた場合についての発展を調べるため、2次電子の生成、電場による加速、原子や分子の励起や電離にともなるエネルギー損失、抵抗性電場の発展を同時に数値的に解く計算コードを完成させた。

Early universe で の cosmic ray に よ る magnetic field generated institutions と ガ ス の heating agency, cosmic rays が る twice electronic の accelerate に つ い て theory に adjustable べ た. The first-generation star が supernova explosion is た, followed by supernova remnants で and cosmic rays が acceleration される. こ の early generation of cosmic ray に よ る red square deviation z = 2-20 の universe に お け る new し い ガ ス の heating mechanism や twice electronic の accelerate を に of quantitative evaluation of 価 し paper に し た. Cosmic rays が intergalactic space に broad がって く く space, cosmic ray currents が generate じる. そ の cosmic ray current を play ち す elimination た め に raw じ る hot electron の 帰 current は, hot also ガ ス と の interaction に よ る resistance を feeling じ る. Early universe に form さ れ た galaxy weeks 囲 で の こ 気 の electricity resistance に よ る ガ ス に heated を quantitative evaluation 価 し た results, こ れ ま で exam え ら れ て い た early universe で の ガ ス の heating institution (X ray ray heating と に よ る ionization heating) に than べ て, cosmic ray induced current が す る resistance heating の party が sharper rate good く ガ ス を heating す る period が あ る こ と, ガ ス の heating に よ っ て resistance が weak く な り, eventually に は resistance heating が unseen か な く な る こ と が Ming ら か に な っ た. Youdaoplaceholder0 and <s:1> <s:1> resist によって to generate じる. The resisting electric field and cosmic rays が act as <s:1> to produce す two electron を accelerations させる. One side でそ <s:1> reaction と て て, hot electrons <s:1> 帰 return current と resistance electric field が weak くなる. Space に a others で あ る こ と を 仮 set す る こ と で, こ の の time in a row 発 exhibition を に solution of parsing く こ と に successful し た. ま た, a others in space の の 仮 set を take り except い た occasions に つ い て の 発 exhibition を adjustable べ る た め, two electronic の generation and electric field に よ る acceleration, atomic や molecular の wound up や ionization に と も な る エ ネ ル ギ ー loss, resistance electric field の 発 exhibition を に at the same time the numerical く に solution calculation コ ー ド を complete さ せ た.

项目成果

Magnetic Field Generation by an Inhomogeneous Return Current

由不均匀返回电流产生磁场

• DOI: 10.3847/2041-8213/ab963d
• 发表时间: 2020
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Sato Yuri;Obayashi Kaori;Yamazaki Ryo;Murase Kohta;Ohira Yutaka;斉田浩見;斉田浩見;Hiromi Saida;斉田浩見;Ohira Yutaka
• 通讯作者: Ohira Yutaka

Particle Acceleration in a Shock Wave Propagating to an Inhomogeneous Medium

传播到非均匀介质的冲击波中的粒子加速

• DOI: 10.3847/1538-4357/ab93c3
• 发表时间: 2020
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Yokoyama Shota L.;Ohira Yutaka
• 通讯作者: Ohira Yutaka

Origin of the First Cosmic Rays

第一束宇宙射线的起源

• 发表时间: 2018
• 作者: Acharya S.、、、 SHIMOMURA M. et al;(ALICE Collaboration);大平豊
• 通讯作者: 大平豊

Escape of cosmic rays from perpendicular shocks in the circumstellar magnetic field

• DOI: 10.1103/physrevd.106.123025
• 发表时间: 2022-07
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Shoma F. Kamijima;Y. Ohira

Off-axis jet scenario for early afterglow emission of low-luminosity gamma-ray burst GRB 190829A

• DOI: 10.1093/mnras/stab1273
• 发表时间: 2021-01
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Yuri Sato;K. Obayashi;R. Yamazaki;K. Murase;Y. Ohira