高エネルギー天体からの宇宙線電子・陽電子放射

高能天体的宇宙射线电子和正电子发射

• 批准号: 22740131
• 负责人: 川中 宣太
• 金额: $ 1.08万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22740131/
• 关键词: 理論天文学; 宇宙線; 反粒子; ガンマ線; 粒子加速

近年、PAMELAやFermiなどの観測を機に、宇宙線の電子・陽電子成分の起源とそのスペクトルの特徴を理論的に調べる研究が急速に進展している。申請者らは、もし超新星残骸において宇宙線が加速されているとすれば、その近傍に分子雲のような密度の高い領域があった場合、宇宙線陽子とガスとの相互作用によって陽電子が生成されるはずということに着目した。この陽電子が分子雲中で充分に冷却された場合、電子と対消滅する際に511keVライン光子が出ることが期待される。我々はこのライン光子の強度をFermiでガンマ線が確認されているような超新星残骸と分子雲について評価し、将来の観測で充分見える可能性があることを指摘した(Ohira et al. 2011a submitted)。このラインが見つかれば超新星残骸において陽電子がどれほど生成されているかを確実に知ることができると考えられる。また、我々は超新星残骸において加速された電子がどのように星間空間に逃走するか、その電子が作る放射スペクトルがどのような形になるかについても、加速中の放射によるエネルギー損失の影響も考慮に入れて調べた(Ohira et al. 2011b submitted)。これにより、宇宙線電子・陽電子源の有力な候補として考えられている超新星残骸から実際にどの程度電子が逃走できているかを知ることが可能になったと言える。また、超新星残骸とは別にガンマ線バースト(GRB)も宇宙線電子・陽電子の源として有力な候補とされている。このGRBが示す激しい光度変動は、相対論的なジェット中で起こる内部衝撃波で電子が非熱的な加速を受けたためと考えられているが、内部衝撃波が起こるようなジェットの非一様性の起源についてはまだ分かっていない。我々はGRBの中心エンジンとして星程度の質量のブラックホールとそれを取り巻く星程度の質量の高温降着円盤を考え、特にこれまで考えられていなかった円盤中の対流による円盤構造の変化について詳しく調べた。その結果、比較的低い質量降着率において円盤に不安定なブランチが存在することを示すことが分かった(Kawanaka & Kohri 2012)。この不安定性により円盤から駆動されるジェットの内部に非一様性が生まれたと考えられ、GRBの激しい光度変動に繋がったという仮説が成り立つ。

In recent years, PAMELA and Fermi have made rapid progress in the study of the origin and characteristics of electron and positron components of cosmic rays. The applicant is responsible for cosmic ray acceleration, near molecular cloud density and high field density, cosmic ray positron interaction and positron generation. When the positron is fully cooled in the molecular cloud, the electron is destroyed and the photon is emitted at 511keV. The intensity of photons is determined by Fermi lines, and the probability of future measurements is fully evaluated (Ohira et al. 2011a submitted). The supernova remnant is a supernova remnant. The positron is a supernova remnant. The positron is a supernova remnant. The effects of accelerated electrons from the supernova remnant on the escape of electrons from interplanetary space are considered (Ohira et al. 2011b submitted). A powerful candidate for cosmic ray electron and positron sources is the supernova remnant. Supernova Remnants: The Source of Cosmic Ray Electrons and Positrons The GRB shows that the excitation intensity changes, and the relative theory of internal shock waves starts. The electrons are accelerated non-thermally. The internal shock waves start from non-homogeneous origins. We have taken into account the quality of the GRB's central core and the quality of the high-temperature drop disk. In particular, we have taken into account the detailed changes in the disk structure in the flow control in the disk. The results show that there is a relatively low mass degradation rate in the disk (Kawanaka & Kohri 2012). This instability is caused by the internal non-uniformity of the disk and the GRB.

项目成果

TeV Electron Spectrum for Probing Cosmic-ray Escape from a Supernova Remnant

用于探测超新星遗迹中宇宙射线逃逸的 TeV 电子能谱

• 发表时间: 2011
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Norita Kawanaka;Kunihito Ioka;Yutaka Ohira;and Kazumi Kashiyama
• 通讯作者: and Kazumi Kashiyama

TeV宇宙線電子・陽電子スペクトルによる宇宙線加速シナリオの検証

使用 TeV 宇宙线电子和正电子谱验证宇宙线加速场景

• 发表时间: 2010
• 作者: K Hayama in J. Abadie;et al.;端山 和大 他;川中宣太
• 通讯作者: 川中宣太

Injectrion of e+- from Nearby Pulsars and their GeV/TeV Spectral Features

来自附近脉冲星的电子注入及其 GeV/TeV 光谱特征

• 发表时间: 2010
• 作者: 花田行弥;浅沼匡;岡野仁庸;杉山透;鈴木信義,佐原宏典;大橋隆哉;江副祐一郎;磯部直樹(登壇者);Norita Kawanaka
• 通讯作者: Norita Kawanaka

White dwarf pulsars as possible cosmic ray electron-positron factories

• DOI: 10.1103/physrevd.83.023002
• 发表时间: 2011-01-07
• 期刊: PHYSICAL REVIEW D
• 影响因子: 5
• 作者: Kashiyama, Kazumi;Ioka, Kunihito;Kawanaka, Norita
• 通讯作者: Kawanaka, Norita