天体衝撃波における高強度コヒーレント放射についての数値的研究

天体冲击波高强度相干辐射的数值研究

• 批准号: 20J00280
• 负责人: 岩本 昌倫
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00280/
• 关键词: 無衝突衝撃波; プラズマ不安定; 高エネルギー天体; 粒子加速

本研究の目的は、天体衝撃波からの高強度コヒーレント放射を第一原理数値シミュレーションを用いて解明することである。この放射は近年では高速電波バーストをはじめとした高エネルギー天体の放射機構として応用され、注目されている。この第一原理数値シミュレーションは膨大な数の粒子全てに対して運動方程式を解くため計算コストが極めて高いが、本研究は2022年度のHPCI若手課題として採択され、名古屋大学の「不老」を利用することで十分な計算資源を確保することができた。この成果は査読付き国際学術誌The Astrophysical Journalから出版されている。本年度は前年度から引き続き「富岳」成果創出加速プログラム「宇宙の構造形成と進化から惑星表層環境変動までの統一的描像の構築」に参加して富岳を利用し、イオン・電子系での３次元相対論的衝撃波計算を行った。この数値計算結果の解析はすでに終了しており、現在は投稿準備中である。また、2021年9月から2023年3月までコロンビア大学のLorenzo Sironi助教のもとに長期滞在して、国際的な共同研究を行った。Lorenzo Sironi助教のポスドクであるEmanuele Sobacchi氏とも協力し、共著論文として査読付き国際学術誌Monthly Notices of the Royal Astronomical Societyから出版した。さらに高強度コヒーレント放射と天体プラズマの非線形相互作用についての第一原理数値シミュレーションを行い、この成果は第一著者としてMonthly Notices of the Royal Astronomical Societyに投稿済みである。

这项研究的目的是利用第一原理数值模拟来阐明天文冲击波产生的高强度相干辐射。近年来，这种辐射已引起人们的关注，因为它已被用作高能天文物体（例如高速射电爆发）的辐射机制。这种第一性原理数值模拟需要极高的计算成本，因为它需要求解大量粒子的运动方程，但这项研究被选为 2022 年 HPCI 青年项目，并将利用名古屋大学的“Furō”，这使我们能够确保这一点。足够的计算资源。研究结果发表在同行评审的国际期刊《天体物理学杂志》上。今年，继往年之后，我们将继续参与“富岳”研究加速计划“构建宇宙结构的统一图景，从其演化到行星表面环境的变化计算”。进行了。数值结果的分析已经完成，目前正在准备发表。此外，2021年9月至2023年3月，他长期跟随哥伦比亚大学助理教授Lorenzo Sironi进行国际合作研究。他与Lorenzo Sironi助理教授的博士后Emanuele Sobacchi合作，在同行评审的国际期刊《皇家天文学会月刊》上发表了一篇合着论文。此外，我们对高强度相干辐射与天文等离子体之间的非线性相互作用进行了第一性原理数值模拟，并以第一作者的身份将结果提交给《皇家天文学会月刊》。

项目成果

Wakefield Excitation and Associated Particle Acceleration in Astrophysical Shocks

天体物理冲击中的韦克菲尔德激励和相关粒子加速

• 发表时间: 2020
• 作者: Masanori Iwamoto; Takanobu Amano; Yosuke Matsumoto; Masahiro Hoshino
• 通讯作者: Masahiro Hoshino

相対論的衝撃波における航跡場の励起に伴う粒子加速

相对论冲击波中与尾流场激励相关的粒子加速

• 发表时间: 2020
• 作者: 岩本昌倫;天野孝伸;松本洋介;松清修一;星野真弘
• 通讯作者: 星野真弘

3D PIC Simulation of Coherent Emission from Relativistic Shocks

相对论激波相干发射的 3D PIC 模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Masanori Iwamoto; Takanobu Amano; Yosuke Matsumoto; Shuichi Matsukiyo; Masahiro Hoshino
• 通讯作者: Masahiro Hoshino

Wakefield Excitation and Associated Particle Acceleration in Relativistic Collisionless Shocks

相对论无碰撞冲击中的韦克菲尔德激励和相关粒子加速

• 发表时间: 2021
• 作者: Masanori Iwamoto; Takanobu Amano; Yosuke Matsumoto; Shuichi Matsukiyo; Masahiro Hoshino
• 通讯作者: Masahiro Hoshino

Particle Acceleration by Pickup Process Upstream of Relativistic Shocks

相对论激波上游拾取过程的粒子加速

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac38aa
• 发表时间: 2022
• 作者: Iwamoto Masanori;Amano Takanobu;Matsumoto Yosuke;Matsukiyo Shuichi;Hoshino Masahiro
• 通讯作者: Hoshino Masahiro