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X線を用いた銀河系内超新星残骸の系統的探査および宇宙線加速に対する寄与解明

利用 X 射线系统探索河内超新星遗迹并阐明其对宇宙射线加速的贡献

基本信息

批准号：
09J08785
负责人：
中村良子
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08785/
关键词：
宇宙線加速超新星残骸 X線天文学

项目摘要

宇宙を飛び交っている10^<15.5>eV以下の粒子(宇宙線)は、銀河系内の超新星残骸(SNR)で加速されていると信じられている。しかし、現在見つかっている～TeVまでの加速が行われているSNRは、系内のSNR 270個のうち10個程度しかなく、そのほとんどが爆発からん1000年経った若いSNRとなっている。従って、宇宙線加速とSNRの環境との関係、宇宙線加速の進化、そして宇宙線の主成分である陽子加速については未だ解明されていない。そこで私は加速源の環境と加速の進化を解明するために、(i)爆発から数万年経ったSNRから、電子加速の証拠となるシンクロトロンX線を発見すること、(ii)系内SNRのうちシンクロトロンX線が受かっているサンプルを集め、光度の時間変化を追うことの2点に着目して研究を行った。(i)については、古いSNR W28と、CTBS7Bという2つのSNRがら初めてシンクロトロンX線を発見した。次に、(ii)に述べたサンプルにW28とCTB37Bのデータを加え、光度の時間変化を見た。その結果、年齢の若いSNRはシンクロトロンX線の光度が10^<34>erg/secと明るく、古くなるにつれて光度がさがる傾向が見られた。この傾向を説明するために、我々はSNRの進化に基づいて衝撃波の速度、磁場、電子の最高エネルギーを計算し、シンクロトロンX線の半径に対する光度を求める簡単なモデルを構築した。その結果、プラズマの密度が0.01-1cm^<-3>の時に観測データを良く再現でき、密度が低い環境下にあるSNRほど高いエネルギーまで電子が加速され、加速のタイムスケールも長くなること発見した。同様のモデルを宇宙線の主成分である陽子加速にも適用した。その結果、陽子はSNRの進化の早い時期に一気に～1015eVまで加速されること、また最高到達エネルギーの密度依存性が小さいことがわかった。このように電子加速、陽子加速の進化を追った研究は世界で初めてであり、モデルを構築することによって宇宙線加速と環境の関わりを示唆できたことは、宇宙線加速解明への重要な成果であると言える。

Cosmic particles below 10^<15.5>eV (cosmic rays) are accelerated by supernova remnants (SNR) in the Milky Way. The SNR of the system is 270 degrees. The SNR of the system is 10 degrees. The SNR of the system is 1000 years. The relationship between cosmic ray acceleration and SNR environment, the evolution of cosmic ray acceleration, and the acceleration of photons, the principal component of cosmic rays, are still unclear. 2. The study of the evolution of acceleration sources and environments,(i) the evolution of electron acceleration over tens of thousands of years, and (ii) the evolution of electron acceleration over tens of thousands of years, and the evolution of electron acceleration over tens of thousands of years. (i)The SNR of W28, CTBS7B and W28 are detected by X-ray. The second,(ii) mentioned above, W28 and CTB37B, the light intensity and time change are also seen. As a result, the SNR of X-ray luminosity is 10^ erg/sec, and the luminosity of X-ray luminosity is 10^<34>erg/sec. To explain this trend, we have built a simple model based on the evolution of SNR to calculate the speed of the shock wave, the magnetic field, and the maximum amplitude of the electrons, as well as the luminosity corresponding to the radius of the X-ray. Results: When the density of electrons is 0.01-1cm^<-3>, the measured electrons are reproduced well. When the density is low, the SNR is high. When the density is low, the electrons are accelerated. The principal component of cosmic rays of the same kind is the acceleration of photons. As a result, the density dependence of the SNR evolution of the anode is small in the early stage of ~1015eV acceleration and maximum arrival. The evolution of electron acceleration and positron acceleration is studied in the early days of the world.