超新星における高エネルギー電子加速と電波光度曲線の研究

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超新星爆発に伴う衝撃波による電子加速と被加速電子による光子放射を同時に計算するコードを球対称1次元の場合に拡張した。電子の加速過程はFokker-Planck方程式(FPE)で記述される。本研究ではこのFPEをそれに等価な連立確率微分方程式(SDE)に置き換えシミュレーションを行う全く新しい手法をとった。SDE法によれば、被加速粒子の断熱冷却は自動的に取り入れられる。またシンクロトロン放射はエネルギー損失項として取り入れた。放射される光子のエネルギーは、放射する電子のエネルギーで決まる単色として簡単化した。電波のみではなく高エネルギーガンマ線のエネルギー領域の光子放射までも同時に計算するためにparticle splitting法を更に改良した。電子は加速過程に連続的に注入し、超新星爆発後20年までシミュレーションを行なった。SN1987Aの電波観測から、電波の出現時期が波長に依存し、波長が短くなる程その出現が遅れること、また電波強度は爆発後の時間とともに略線形に増加することが解ってきている。本研究により、この二つの傾向を再現できることが示された。また電波だけでなくTeV領域のガンマ線放射強度も計算され、今後のガンマ線観測との比較により、超新星での電子加速現象のより詳細な解明に寄与できる目処がたった。すなわち、磁場強度、拡散係数をパラメータとして更にシミュレーション実験を行なうことによって、これらの物理量を推定できると期待される。またSDE法のメリットとして、電子の空間分布、従ってシンクロトロン放射強度の空間分布が計算されることが挙げられる。観測との比較からさらに新しい情報が引き出せると期待される。