パルサーにおける超高エネルギー粒子の加速メカニズムの研究

脉冲星中超高能粒子加速机制研究

基本信息

批准号：
08237202
负责人：
柴田晋平
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

従来電波パルサーとして知られていた高速回転する磁化した中性子星(パルサー)が強いガンマ線源であることが、最近明らかになってきた。パルサー磁気圏では相対論的エネルギー(a few TeV[=10Λ12 eV])に粒子が加速され(電場加速)、電子陽電子対プラズマが生成、再加速され、これが相対論的なプラズマの流れ(パルサー風)を形成する。これらのいく段かの加速プロセスのなかでガンマ線が放射されたと考えられている。しかし、粒子加速や放射機構はまだ十分には解明されていない。本研究では以下の二つの課題に取り組み、成果を得た。(1)電場加速プロセス、特に電場の形成メカニズムの研究。これまで電場の形成機構には大きく二つの学説があった。しかし、それらが単に仮定する電流密度の違うために異なった解の振る舞いを拾っていたことを示した。この研究によって、電場の形成仮定の基礎理論はほぼ完成の域に達したと思われる。電流密度がどのようにして決まるかはグローバル磁気圏の問題であり、今後の課題となった。加速電場は電子陽電子対が形成するとシールドされる。そのシールドプロセスを計算した。その結果、シールドするために必要な電子陽電子対の密度は今まで予想されていた密度(Goldreich julian density)よりはるかに大きくなければならないことが示された。(2)パルサーからのTeVガンマ線の放射源としてのパルサー雲の研究。X線天文衛星あすかによるパルサーの観測を組織的に行なった。その結果、11個のパルサーについてシンクロトロンで光る星雲を見つけた。これは、パルサー風によって励起されたものでありパルサー風の粒子のエネルギーは100TeVにもおよぶことがわかった。パルサー風の加速機構とガンマ線放出についての研究を今後進めて行きたい。

最近很明显，高速磁中的中子星（Pulsars），以前称为Radio-Wave Pulsars，是强伽玛射线源。在Pulsar磁层中，颗粒被加速（电场加速度）到相对论能量（几个TEV [=10λ12eV]），从而形成和重新加速电子电子对等离子体，从而形成相对论的等离子体流动（Pulsar Like）。人们认为，在这几个加速过程中发出了伽马射线。但是，粒子加速度和辐射机制尚未完全理解。这项研究解决了以下两个问题并取得了成果。（1）对电场加速过程的研究，特别是电场形成机理。到目前为止，有关电场形成机理的主要理论。但是，他们表明，由于当前密度的假设不同，他们只是在采取不同的溶液行为。这项研究似乎达到了电场形成假设的基本理论几乎完美的水平。确定当前密度是一个全球磁层问题，并且已成为未来的挑战。当电子对形成时，加速电场会屏蔽。计算了屏蔽过程。结果表明，屏蔽所需的电子正电子对密度必须比以前预期的Goldreich Julian密度大得多。（2）将脉冲星云研究作为脉冲星的TEV伽马射线的来源。使用X射线天文卫星明日香系统地进行了脉冲星观测。结果，我们发现了11个脉冲星的同步仪的星云。这是由脉冲星状颗粒激发的，发现脉冲星状颗粒的能量范围高达100TEV。我们想继续研究未来类似脉冲星的风和伽马射线的加速机制。