Global Simulations of the Neutron Star Magnetosphere

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宇宙における極限状態を理論的に研究することで自然法則を理解したいと考えます。本研究では極限状態の一つとして地球上では決してできな い超強磁場中で起こる現象を研究します。そのような強磁場中では、光が電子・陽電子に変換されたり(対生成)、光自身が分裂したりという 現象が起こります。そのような現場である高速に自転する中性子星をスーパーコンピュータを用いてシミュレーションすることによって、起こ っている現象を調べます。結果は、ガンマ線やX線宇宙望遠鏡の観測と比較することで検証します。宇宙の平均的なエネルギーよりも非常に高 いエネルギーを持った宇宙線がそこで形成する過程を理解することができます。本年度の研究では次の結果を得ました。(1)電子・陽電子対生成がないときは磁気圏内の電流系が形成されず活動性がない(electrosphere)ことがわかりました、(2)対生成のスイッチが入ると電流系が発達しパルサーで観測される様な活動性がみられました、(3)シミュレーションにおいては、対生成の入れ方によって磁気圏の電流ループが閉じる機構が異なることを荒い精度の数値計算でみいだしました；なお、典型的な対生成の入れ方は、(a)表面から(初速を与える場合もある)、(b)Y-pointから赤道磁気中性面、(c)電荷分布の中立面(null-surface)での3パターンを用いました、(4)これまでの中程度の精度数値計算では粒子加速の大部分は、沿磁力線電場ではなく垂直電場(つまりは遠心力加速)でした。