相対論的ジェットの数値流体力学的研究

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1.重力崩壊型超新星爆発に伴うジェットの親星中での伝播。重力崩壊型超新星爆発において、親星の鉄コアが崩壊し、中心付近で作られたアウトフローは、外層の自由落下よりも速い時間スケールで親星中を伝播し突き破り、ガンマ線バーストになると考えられている。親星中の伝播を理解することは未解決である中心付近でのアウトフローの形成メカニズムや、ガンマ線バーストで要求されるような相対論的な速度にどこで、どのように加速されているかを考える上でも重要である。主系列時に40太陽質量ほどある親星の進化したモデルを用いて、中心付近から境界条件で異なる運動、熱エネルギーをもったジェットを与えるという、シミュレーションを行った。その結果、親星中を収束構造を保ったまま伝播するには、(1)初期のローレンツ因子は大きくなくて良く、非相対論的な流速でも良い。(2)非相対論的な流速の場合は相対論的な熱エネルギーが必要である。(3)相対論的な流速の場合は熱エネルギーは大きくなくても良い。(4)熱エネルギーを運度エネルギーに変換してローレンツ因子の大きなジェットが生成され、簡単な理論式とシミュレーションの結果は良い一致を示した。2.相対論的な宇宙ジェットに関してジェットの方向が歳差運動をしている場合の伝播。わずかに歳差運動をしていると、これまでの軸対称2次元の計算でみられたような渦の生成の効果による減速はみられなかった。この為、ジェットの蛇行による弱い減速相は見られるが今回の計算範囲内では伝播速度は1次元的な伝播速度とあまり変わらず、多次元的な効果は見られなかった。3.内部衝撃波モデルにおける2体シェル衝突の多次元計算。内部衝撃波モデルでは個別に2体のシェルが衝突し強い衝撃波を生じ、衝撃波面で粒子加速がおきていると考えられている。この衝突モデルに関して従来の1次元計算を拡張し、2体のシェルがわずかにずれて衝突するような2次元の計算を行った。横方向への膨張効果によって密度の分布がS字型になる様子がみられた。衝撃波の通過も後半では弱くなり、膨張波のフェーズでは変形の効果が大きく現れた。