磁気流体数値実験による相対論的ジェットの物理状態の解明

通过磁流体动力学数值实验阐明相对论射流的物理状态

• 批准号: 22K14032
• 负责人: 大村 匠
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14032/
• 关键词: 活動銀河核ジェット; 磁気流体シミュレーション; 宇宙線; 流体; 数値シミュレーション; 電波天文学; 衝撃波; 乱流

相対論ジェットの終端に形成される電波ローブは, 超高エネルギー宇宙線の加速源として期待されている. しかし，宇宙線加速を論じる上で重要なジェットのプラズマ組成や磁場，温度，密度といった基本的な物理量に強い制限がついていない．そこで本研究では，電波観測との精密な比較を行うことでジェットの物理状態を解明することを目的とする．本年度は，非熱的放射をモデル化するために既存の磁気流体シミュレーションコードに宇宙線の空間及びエネルギー時間進化を解くソルバーを開発した．コードの応用課題として，銀河団内で観測されるWide-angle Tiled電波銀河における宇宙線乱流再加速現象の解明を試みた．その結果，電波スペクトルの空間構造の再現には乱流再加速が必要不可欠であること，及び，近傍の電波銀河では将来の硬X線観測の可能性があり，再加速効率を制限しうることがわかった．本成果は学術論文にまとめAPJに投稿し現在査読プロセス中である．また，国内・国際研究会にてそれぞれ１報ずつ発表し，Leiden大学（蘭）ではセミナーを行い高い評価を得ることができている．年度後半では，相対論ジェットの宇宙線加速機構解明に迫るべく，乱流再加速に加え衝撃波加速の物理を加えたモデル構築の検討をおこなった．本成果に加えて，ジェット内部での電子と陽子の温度非熱平衡を考慮したシミュレーションを実施し，２報学術論文として投稿した．また，偏波放射模擬観測に特化した数値コードを共同研究者との開発を行い，渦状電波に適応し論文を出版している．

Phase theory of seaborne ジ ェ ッ ト の terminal に form さ れ る waves ロ ー ブ は, ultra-high エ ネ ル ギ ー cosmic ray の accelerate source と し て expect さ れ て い る. し か し, theory of cosmic ray acceleration を じ る で important な ジ ェ ッ ト の プ ラ ズ マ や magnetic field, temperature, density と い っ た basic physical quantities に な strong limitations い が つ い て い な い. そ こ で this study で は, waves 観 と measurement precision な の is を line う こ と で ジ ェ ッ ト の physical state を interpret す る こ と を purpose と す る. This year は non thermal radiation を モ デ ル change す る た め に existing の magnetic 気 fluid シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド に cosmic ray の space and び エ ネ ル ギ ー を solution of time evolution く ソ ル バ ー を open 発 し た. コ ー ド の 応 with subject と し て, within the galaxy 団 で 観 measuring さ れ る Wide - Angle Tiled radio galaxy に お け る turbulence cosmic ray acceleration again の interpret を try み た. そ の results, waves ス ペ ク ト ル の space structure の reappearance に は turbulence to accelerate が need not owe で あ る こ と, and び, nearly alongside の radio galaxy で は の hard X-ray の 観 test in the future possibility が あ り, to accelerate the limitations unseen rate を し う る こ と が わ か っ た. This achievement is an academic paper にまとめAPJに submitted to 読プロセス available at である. ま た, domestic, international research に て そ れ ぞ れ 1 quote ず つ 発 table し, Leiden university (blue) で は セ ミ ナ ー を line high い い review 価 を must る こ と が で き て い る. After a year and a half で は, phase theory of seaborne ジ ェ ッ ト の cosmic ray acceleration agencies interpret に forced る べ く, turbulence and acceleration に plus え blunt shock wave の physical を plus え た モ デ ル build の beg を 検 お こ な っ た. This results に plus え て, ジ ェ ッ ト internal で の electronic と yoko の temperature heat balance を consider し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be し, 2 to academic papers と し contribute て し た. ま た, partial wave radiation simulation 観 に specialized し た the numerical コ ー ド を together researchers と の open 発 を い, whirlpool waves に optimum 応 し papers published を し て い る.

项目成果

Two-temperature magetohydrodynamic simulation of jets in galaxy cluster - The X-ray property of the forward shocks -

星系团喷流的二温磁流体动力学模拟-前向激波的X射线特性-

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Ohmura;Mami Machida;Hiroki Akamatsu
• 通讯作者: Hiroki Akamatsu