原始中性子星ダイナモ：系統的数値モデリングで探る中性子星の磁気的分岐の物理

原中子星发电机：利用系统数值模型探索中子星磁分叉的物理原理

基本信息

批准号：
21K03612
负责人：
政田洋平
金额：
$ 2.25万
依托单位：
Fukuoka University (2022)Aichi University of Education (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03612/
关键词：
ダイナモ超新星中性子星 MHD 電磁流体シミュレーション MHDダイナモ

项目摘要

我々は, Masada et al. (2022)で, 誕生直後の原始中性子星の『自転率』と『対流層の深さ』が, 原始中性子星ダイナモの鍵を握るパラメータであることを明らかにした。今年度は, より基本的な物理モデルに立ち返り, 対流ダイナモの自転率依存性の物理について詳しい調査を行った。具体的には, Cartesian Boxを使った対流ダイナモ研究で, 自転率をパラメータに, 対流ダイナモの自転率依存性を詳しく調査する研究である。その結果、以下の3点を明らかにした：(1)対流駆動型のダイナモはロスビー数（Ro）で特徴づけられ, Ro < 0.1で励起される(2)回転成層対流がになう乱流磁気拡散は、自転率の増加とともに減少する(3)回転成層対流がになうα効果は、自転率が増加してもほとんど変化しないこれらのことは、自転率の増加にともない乱流磁気拡散率が減少することが、対流ダイナモの自転率依存性の原因になっていることを強く示唆する。以上の結果は、"Rotational Dependence of Large-scale Dynamo in Strongly-stratified Convection: What Causes It?", Masada & Sano submitted to ApJ (ArXiv:220606566M), として論文としてまとめられ, 現在The Astrophysical Journal誌に投稿中である。この論文と並行して、NorditaのAxel Brandenburgらとともに, 乱流ダイナモと平均場ダイナモ理論に関するレビュー論文（"Turbulent processes and mean-field dynamo", Brandenburg, Elstner, Masada, Pipin 2023: ArXiv:230312425B）も執筆し、Space Science Review誌に投稿中である。

在 Masada 等人（2022）中，我们揭示了原始中子星诞生后的“旋转速率”和“对流层深度”是原始中子星发电机的关键参数。今年，我们回到了更基本的物理模型，并对对流发电机旋转速率依赖性的物理现象进行了详细的研究。具体来说，这是一项使用笛卡尔盒的对流发电机研究，以旋转速率作为参数来详细研究对流发电机对旋转速率的依赖性。由此，我们澄清了以下三点：（1）对流驱动发电机的特征是罗斯比数（Ro），且Ro< (2) 旋转分层对流引起的湍流磁扩散随着旋转速率的增加而减小。 (3) 即使旋转速率增加，旋转分层对流引起的α效应也几乎保持恒定。这些不变的结果强烈表明湍流的减少。随旋转速率增加的磁扩散率是对流发电机旋转速率依赖性的原因。上述结果已被总结为一篇论文，“强分层对流中大型发电机的旋转依赖性：是什么原因？”，Masada & Sano 提交给 ApJ (ArXiv:220606566M)，目前发表在 The Astrophysical Journal 上。里面。与本文同时，我们还与 Axel Brandenburg 和 Nordita 的同事一起发表了一篇关于湍流发电机和平均场发电机理论的综述论文（“Turbulent processs andmean-field dynamo”，Brandenburg、Elstner、Masada、Pipin 2023： ArXiv：230312425B）。他写了一篇论文，目前正在提交给《空间科学评论》。