相対論的電磁流体シミュレーションによるマグネター巨大フレアの研究

点击翻译按钮获取中文摘要

宇宙物理学最大の謎の1つにマグネターと呼ばれる強磁場中性子星の存在がある。その磁場強度は一般的な電波パルサーの数千倍の10^<15>Gにも及ぶ。軟ガンマ線リピータや異常X線パルサーがこの種族に属すると考えられているが、観測例が極めて少なく、これらの天体が示す現象の物理に対する理解はほとんど進んでいない。その一方で、強磁場性ゆえにマグネターは超新星やガンマ線バーストの中心駆動源、また高エネルギー宇宙線の系内加速の候補として近年急速に注目を浴びており非常に重要な天体である。本研究の二年目では、一年目で明らかにしたマグネター表面で起きた巨大フレアにともなう電磁流体アウトフローのモデルを応用し、高速回転している原始強磁場中性子星(プロトマグネター)からのアウトフローの力学進化を相対論的電磁流体シミュレーションを用いて調べる研究を行った。その結果、プロトマグネター近傍のアウトフロー駆動領域付近で生じる間欠的磁気リコネクションに起因して速度の不均一なジェットが形成されることがわかった。磁力線が繋ぎ変わると強い磁気張力が生じプラズマが効率よく加速されるので、磁気リコネクションが間欠的に起きることで速度の不均一なアウトフローが形成される。この速度の不均一なジェットの発見は、その自然な帰結として、ガンマ線バーストの即時放射の起源として期待される内部衝撃波を生む可能性を持ち、極めて基礎的で重要な成果である。