Exploring neutron stars and black holes via variable phenomena in magnetospheres

通过磁层中的可变现象探索中子星和黑洞

• 批准号: 19K03850
• 负责人: 小嶌 康史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K03850/
• 关键词: 高エネルギー天体現象; 中性子星; ブラックホール; 磁場; 電磁流体力学; 重力波; 相対論; 粒子加速; カイラル磁気効果; 宇宙物理

磁場が強い中性子星（マグネター）では突発的なバースト現象が見られる。そのエネルギー源は強磁場に由来すると考えられている。磁場の時間進化に伴い、星表面付近のクラスト（殻）部分に磁場のストレスが徐々に蓄積される。その歪みが固相の弾性限界を超えた時、クラストの構造変化が突然に起き、観測されるようなバースト現象に至るという説がある。その過程を具体的に理論計算により探った。弾性限界に至るまでの時間、その間に蓄積される弾性エネルギー等を求めた。その結果、観測されている、バースト間隔時間（約数十年）で、観測されているエネルギー程度のものが蓄えられることがわかった。その内容は公表論文とした。その研究を継続発展させている。また、クラスト（殻）部分の弾性力を考慮した、磁気中性子星の構造を求めるという、前年度からの研究結果をまとめ、公表論文とした。より現実的な中性子星のモデルに対して、弾性力を考察して、その効果を確かめた。弾性力の大きさは弱いものの、静水圧平衡となる磁場の条件が大幅に緩和されていることがわかった。重力波天文学では、中性子星の球形から歪みがあることにより重力波を発生している可能性があり、観測的に探査されている。現状の観測精度では肯定的な結果が得られていないものの、将来的に有意義な結果が期待される。中性子星の表面にできる磁場による山（でこぼこ）を具体的に求めた。降着円盤から表面への物質の表面への降り積もりでできる過程を想定した。特に、磁場の双極子以外の成分もあることが最近の観測的に示唆されているので、それを取り入れたものである。この点は従来の研究にないものであり、結果は公表論文として出版された。

在具有强磁场的中子星（磁极）中可以看到突然的爆发。能源被认为是从强磁场得出的。随着磁场的变化，磁场应力逐渐在恒星表面附近的地壳（外壳）部分中积聚。有一种理论，即当应变超过固相的弹性极限时，地壳中的结构变化突然发生，导致观察到的爆发现象。使用理论计算专门探讨了此过程。确定了达到弹性极限的时间，并确定了此期间积累的弹性能量。结果，发现观察到的突发间隔时间（大约几十年）可以存储观察到的能级。内容发表了。这项研究正在不断发展。此外，上一年的研究结果（包括在地壳（外壳）部分的弹性作用力中找到磁性中子星的结构）是编译和发表的论文。对于更现实的中子恒星模型，我们检查了弹性力并确认其作用。尽管弹性力很弱，但发现导致静水压力平衡的磁场条件已大大放松。在引力波天文学中，中子星的失真可能会产生引力波，观察到这是被研究的。尽管当前的观察准确性不会产生积极的结果，但未来预计会有有意义的结果。我们已经明确确定了由中子恒星表面形成的磁场引起的凸起（团块）。我们已经设想了一个可以通过将积累磁盘积累到表面上的材料来实现的过程。特别是，最近已经观察到，除了磁场的偶极子以外，还有其他组件，因此这是一个引言。这一点在先前的研究中找不到，结果已作为发表论文发表。

项目成果

Particle Acceleration Driven by Null Electromagnetic Fields Near a Kerr Black Hole

• DOI: 10.3390/universe7010001
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Universe
• 影响因子: 2.9
• 作者: Y. Kojima;Y. Kimura

Evolution of magnetic deformation in neutron star crust

• DOI: 10.1093/mnras/staa3489
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Y. Kojima;S. Kisaka;K. Fujisawa

Magneto-elastic equilibrium of a neutron star crust

• DOI: 10.1093/mnras/stab1848
• 发表时间: 2021-06
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Y. Kojima;S. Kisaka;K. Fujisawa

中性子星の磁場進化へのクラスト（殻）の可塑性変形の効果

地壳塑性变形对中子星磁场演化的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Taniguchi Yasutaka;Yoshida Kazuki;Chiba Yohei;Kanada-En'yo Yoshiko;Kimura Masaaki;Ogata Kazuyuki;K. Hagino and H. Sagawa;田中和廣;小嶌康史
• 通讯作者: 小嶌康史

Institute of Physics/Silesian University in Opava(チェコ)

物理研究所/奥帕瓦西里西亚大学（捷克共和国）