相対論的衝撃波における粒子加速の定式化と個別の天体現象への応用に関する理論的研究

点击翻译按钮获取中文摘要

ガンマ線バースト(以下、GRB)は宇宙で最も激しい爆発現象であり、光速に近い(相対論的)速度で動いているジェットが起源であるとされている。ジェットは大きな質量を持つ星が寿命を終えた時に起こす重力崩壊に伴い形成されるというのが現在の標準的なシナリオである。GRBはジェットからの放射を観測していると考えられているので、ジェットの構造やそこからの放射機構を理解することが重要である。例えば、粒子の加速や加速された粒子からの高エネルギー放射はジェット中の衝撃波から生じている可能性があるのでジェット中の衝撃波の位置を理解することは重要である。また、ジェットの各位置におけるジェットの速度、温度、磁場の強さなどの物理量を知ることでGRBの放射モデルを制限することが出来る。我々は重力崩壊により形成された相対論的ジェットが星の内部において膨張していき、外層を突き抜けていく様子を数値シミュレーションによって再現した。そこで、ジェット中における衝撃波の構造、各場所における物理量を計算した。さらに、ジェットからの熱的放射を計算して光度曲線やエネルギースペクトルを計算した。我々の数値計算で明らかになったのは、ジェットの空間的に広がった領域からの熱的放射を重ね合わせるとベキ指数として観測される点である。GRBの観測では衝撃波加速理論などの標準的な理論では説明をすることが出来ないベキ型のスペクトルが存在するが、我々の明らかにしたジェットからの熱的放射はGRBにおけるベキ型のスペクトルを説明出来る可能性があると考えられる。