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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09223204/
• 关键词: 高エネルギー天文学; 粒子加速; 磁気圏; パルサー; 中性子星; X線; がんま線; 電磁流体

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。

パ ル サ ー (strong く magnetization し た, high-speed に back planning す る neutral trade) magnetic 気 sha-lu に お け の る particles accelerate institutional を ガ ン マ line X-ray の recently の 観 measurement results と 総 close し て Ming ら か に し て ゆ く こ と が purpose, this study の で あ っ た. Magnetic 気 sha-lu electric field に よ る particle acceleration と electron positron を containing む acceleration phase theory of seaborne な electric magnetic の 2 に points け を て results report す る. (1) magnetic 気 sha-lu radiation に つ い て は, ミ リ seconds パ ル サ ー か ら の X-ray パ ル ス の 発 see が important な intelligence を あ た え て く れ た. Youdaoplaceholder0 to 従, Polar Cap Acceleration と, Outer Gap acceleration <s:1>, に to って, research を and なった. Polar Cap モ デ ル で は, current density の hiroo い van 囲 を research し, 従 の said を fu し の て magnetic field geometry な structure に よ ら ず, あ る features the more current density を え さ え す れ ば strong い along the lines of magnetic force field が 発 raw す る こ と を prove し た (Shibata, 1997). Youdaoplaceholder0 and electron-positron pair が generate <s:1> て さらに easily くそ the <s:1> electric field がシ がシ ドされな ドされな ドされな ドされな ドされな とを とを とを とを とを とを とを とを とを とを とを とを とを とを show た た. (Shibata, Miyazaki & Takahara, 1998, in press) Outer gap モ デ ル で は 従, accelerating electric 圧 は "あ り き" と し て electric 圧 は 仮 set さ れ て い た. そ こ で, electron positron の seaborne と generates electricity 圧 発 raw を definitely め る Poisson - Maxwell の type を particsun し て theory に accelerating electric 圧 を o め た. そ の results に よ る と, photons - photons - conflict に よ る electron positron が seaborne up こ り や す if い い パ ル サ ー で は high い electric 圧 の accelerate が X-ray ら れ な い こ と が わ か っ た Hitotani & Shibata (1998). The となるX line が is mostly すぎるためである. In the future, <s:1> モデ を を will be used to conduct させ観 tests, と comparisons, and た た. (2) パ ル サ ー magnetic 気 sha-lu で phase theory of seaborne な エ ネ ル ギ ー ま で accelerate さ れ た プ ラ ズ マ (パ ル サ ー wind) space between は star を で blunt shock wave formation し そ れ が シ ン ク ロ ト ロ ン nebula と し て 観 measuring さ れ る. こ の phenomenon を モ デ ル し, 観 measuring デ ー タ と tu き close わ せ る こ と で, パ ル サ ー wind の particle の ロ ー レ ン ツ factor, magnetic susceptibility, そ し て nebula を の magnetic field measuring す る ス キ ー ム を establish し た Shibata, Kawai & Tamura (1998). X-ray astronomy satellite あ す か に よ る デ ー タ に applicable す る と, ロ ー レ ン ツ printed paper と し て above 10 Sunday afternoon 7, magnetic susceptibility は 1/1000 で あ る こ と が わ か っ た. Time の Duan Jie で は, supernova remnant と パ ル サ ー wind の masato, inverse コ ン ン プ ト ン unseen fruit の TeV ガ ン マ line に masato す る parsing line を な い た い. Finally, に, in detail, に に て て て states that べる. Be interstate に satellite デ ー タ の parsing な ど を line な う と device (computing シ ス テ ム) の maintain, use に to think above う の 経 fee と マ ン パ ワ ー が to る こ と が わ か っ た. The で grant category が する な な is insufficient する result になって まった まった まった.

项目成果

M. Takahashi & S. Shibata: "Trans-fast MHD winds in a Pulsar Magnetosphere" Publication of Astronomical Society of Japan. (印刷中). (1998)

M. Takahashi 和 S. Shibata：“脉冲星磁层中的快速 MHD 风”，日本天文学会出版物（1998 年出版）。

Y. Saito他: "Detection of Magnetospheric Emission from PSRB1821-24" Astrophysical Journal. 477. L37-L40 (1997)

Y. Saito 等人：“PSRB1821-24 磁层发射的检测”天体物理学杂志 477。L37-L40 (1997)

S. Shibata 他: "On the Electric-Field Screening by electron-positron pairs" Monthly Notices of Royal Astronomical Society. (印刷中). (1998)

S. Shibata 等人：“关于电子-正电子对的电场屏蔽”皇家天文学会月刊（1998 年出版）。

N., Shibazaki 他編: "Neutron Stars and Pulsars" ユニバーサル アカデミープレス, 650 (1998)

N., Shibazaki 等人：“中子星和脉冲星”Universal Academy Press，650 (1998)

S. Shibata: "The field-aligned accelerator in the Pulsar Matgnetosphere" Mnthly Notices of Royal Astronomical Society. 287. 262-270 (1997)

S. Shibata：“脉冲星磁层中的场对准加速器”皇家天文学会月刊。