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：
09223204
负责人：
柴田晋平
金额：
$ 0.51万
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

パルサー(強く磁化した、高速に回転する中性子星)磁気圏における粒子の加速機構をガンマ線X線の最近の観測結果と総合して明らかにしてゆくことが、本研究の目的であった。磁気圏電場による粒子加速と電子陽電子を含む相対論的な電磁流体加速の2点に分けて成果を報告する。(1)磁気圏放射については、ミリ秒パルサーからのX線パルスの発見が重要な情報をあたえてくれた。従来の、磁局付近の加速(Polar Cap Acceleration)と光円柱近傍の加速(Outer Gap)の両面に渡って研究を行なった。Polar Capモデルでは、電流密度の広い範囲を研究し、従来の説を覆して磁場の幾何的な構造によらず、ある特性電流密度を越えさえすれば強い沿磁力線電場が発生することを証明した(Shibata,1997)。さらに、電子陽電子対が生成しても容易くその電場がシールドされないことを示した。(Shibata,Miyazaki & Takahara,1998 in press)Outer gapモデルでは従来、加速電圧は「ありき」として電圧は仮定されていた。そこで、電子陽電子対の生成過程と電圧発生を決めるPoisson-Maxwellの式を連立して理論的に加速電圧を求めた。その結果によると、光子-光子-衝突による電子陽電子対が起こりやすい若いパルサーでは高い電圧の加速がX線られないことがわかった(Hitotani & Shibata 1998)。標的となるX線が多すぎるためである。今後、このモデルを発展させ観測と比較したい。(2)パルサー磁気圏で相対論的なエネルギーまで加速されたプラズマ(パルサー風)は星間空間で衝撃波を形成しそれがシンクロトロン星雲として観測される。この現象をモデル化し、観測データと突き合わせることで、パルサー風の粒子のローレンツ因子、磁化率、そして星雲の磁場を計測するスキームを確立した(Shibata,Kawai & Tamura 1998)。X線天文衛星あすかによるデータに適用すると、ローレンツ印紙として10∧7以上、磁化率は1/1000であることがわかった。次の段階では、超新星残骸とパルサー風の関連、逆コンンプトン効果のTeVガンマ線に関する解析を行ないたい。最後に、経費について述べる。実際に衛星データの解析などを行なうと装置(計算システム)の維持、運用に予想う以上の経費とマンパワーが要ることがわかった。この点で補助金類がかなり不足する結果になってしまった。

这项研究的目的是通过将其与最近对伽马射线X射线的观察结果相结合，以阐明脉冲星（高度磁化，快速旋转中子恒星）颗粒的加速机制。结果分为两类：由于磁层电场而引起的粒子加速度和包括电子正电子在内的相对论磁液加速度。（1）关于磁层辐射，从毫秒脉冲星发现X射线脉冲提供了重要信息。这项研究是在磁场附近的常规加速度（极高盖加速度）和光缸附近的加速度（外间隙）附近进行的。极性帽模型研究了广泛的电流密度，并推翻了常规理论，并证明，如果超过某些特征电流密度，则可以生成强磁线线电场（Shibata，1997）。此外，已经表明，即使产生了电子正电子对，电场也不容易屏蔽。（Shibata，Miyazaki＆Takahashi，1998年在印刷中）在外部间隙模型中，以前认为该电压是“全部”加速电压。因此，从理论上讲，加速度电压是通过同时组合泊松 - 马克斯韦尔的方程来计算的，泊松 - 马克斯韦尔的方程确定了电子正电子对和电压的产生。结果表明，在光子 - 光子 - 胶体电子正电子对的年轻脉冲星中不可能进行高电压加速度（Hitotani＆Shibata 1998）。这是因为X射线射程太多了。我想在将来开发这种模型，并将其与观察结果进行比较。（2）在脉冲星磁层中加速到相对论能量的等离子体（脉冲星风）在星际空间中形成冲击波，并被视为同步基因云母。通过对该现象进行建模并将其与观察到的数据匹配，我们建立了一种测量Lorentz因子，磁敏感性和类似脉冲星样颗粒的星云磁场的方案（Shibata，Kawai＆Tamura 1998）。当使用X射线天文卫星明日香应用于数据时，发现Lorentz邮票的磁敏感性为10∧7或更高，而1/1000。在下一步中，我们将分析超新星残留物和类似脉冲星形状的关系，以及TEV伽玛射线的逆向效应。最后，我将讨论费用。已经发现，对卫星数据的实际分析将需要比维护和操作设备预期的费用和人力更多（计算器系统）。在这方面，缺乏补贴。