確率微分方程式を用いた宇宙線の太陽変調および銀河変調の研究

使用随机微分方程研究太阳和银河系宇宙线的调制

• 批准号: 06J05903
• 负责人: 三宅 晶子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05903/
• 关键词: 宇宙線; 太陽圏; 銀河風; 惑星間空間磁場; 太陽風; スターバースト銀河; 電波ハロー

(1)太陽変調の研究:太陽変調現象は、銀河宇宙線そのものや太陽圏環境に関する情報を与えてくれる一方で、宇宙線エネルギースペクトルに隠れた貴重な物理情報の抽出を困難にする。特に最近ではPAMELAが超対称性粒子を起源とする一次起源陽電子の存在を示唆する電子・陽電子強度観測結果を検出したが、太陽変調による効果がどの程度寄与しているのかが問題になっている。そこでFisk-type惑星間空間磁場を考慮した太陽変調現象の数値実験を電子・陽電子のエネルギースペクトル導出に適用し、エネルギー数GeV以下のエネルギースペクトルが観測結果に一致することを確認した。一方でPAMELAの電子・陽電子強度観測で検出されている高エネルギー領域における陽電子強度の超過は太陽変調現象で説明することができず、超対称性粒子を起源とする一次起源陽電子の存在が示唆される結果となった。(2)銀河変調の研究:銀河宇宙線のpath lengthは、銀河系内における宇宙線伝播過程を探究する上で重要な手がかりとなる。そこで銀河系内における宇宙線伝播計算にSDEを用いた数値解法を適用することで、銀河宇宙線の年齢分布や宇宙線源の空間分布、path lengthの分布を推定した。その結果得られた宇宙線年齢分布の平均値は観測に近い値となり、また年齢分布や宇宙線源の空間分布、path lengthの分布、および宇宙線の拡散領域は拡散係数の大きさに依存することを確認した。また本数値計算で得た年齢分布から見積もったpath lengthの分布は、対数正規分布型で近似できることを確認した。他方、一昨年度から研究を進めているスターバースト銀河NGC253の電波ハローに関する研究も進展させ、観測された電波ハロー構造の詳細を再現しうる自己無撞着な銀河風と磁場構造のモデルの構築に成功した。

（1）太阳调制的研究：太阳调制现象提供了有关银河宇宙射线本身和地球层环境的信息，同时也很难提取隐藏在宇宙射线能量光谱中的有价值的物理信息。特别是，帕梅拉（Pamela）最近检测到了电子词素强度观测，这表明存在源自超对称颗粒的原发性原素正电子，但问题是太阳能调制的效果有多少贡献。因此，将太阳调制现象的数值实验考虑到了Fisk型星际磁场，用于电子和正电子的能量光谱的推导，并确认具有能量数GEV或更少的能量光谱与观察结果相吻合。另一方面，Pamela电子和正电子强度观测值在高能量区域中的正电子强度过高无法通过太阳能调制现象来解释，这表明存在源自超对称颗粒的原始起源正电子。 （2）银河系调制的研究：银河宇宙射线的路径长度为探索星系内宇宙射线传播过程提供了重要的线索。因此，通过使用SDE应用数值解决方案来计算银河系中的宇宙射线传播，估计了宇宙射线的年龄分布，宇宙射线源的空间分布和路径长度的分布。由此产生的平均宇宙射线年龄分布接近观测值，并证实宇宙射线源的年龄分布，空间分布，路径长度分布和宇宙射线扩散区域取决于扩散系数的幅度。此外，可以使用对数正态分布类型估算从通过此数值计算获得的年龄分布估计的路径长度的分布。另一方面，研究了自上一年以来一直在研究的S​​tarburst Galaxy NGC253的无线电光环，并且已经取得了进步，并成功地为自稳态的星系风和磁场结构创建了一个模型，这些模型可以重现观察到的无线电晕线结构的细节。

项目成果

Numerical studies on the structure of the cosmic ray electron halo in starburst galaxies

星暴星系宇宙线电子晕结构的数值研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: Astrophysics and Space Science 309
• 作者: S. Miyake;S. Yanagita;Shoko Miyake;S. Matsumoto;本原顕太郎;Shoko Miyake;林将央;K. Ishiwata;Shoko Miyake
• 通讯作者: Shoko Miyake

太陽活動極小期における銀河宇宙線の太陽変調

太阳极小期期间银河宇宙线的太阳调制

• 发表时间: 2007
• 作者: 三宅晶子;柳田昭平
• 通讯作者: 柳田昭平

Progress in solar modulation model

太阳能调制模型的进展

• 发表时间: 2008
• 作者: S.Miyake;S.Yanagita;T.Yoshida;Taura D;Shoko Miyake;Okada Y;岡田洋平;三宅晶子;岡田洋平;Nagoshi N;三宅晶子;Tada H.;三宅晶子
• 通讯作者: 三宅晶子

銀河宇宙線の太陽変調現象:宇宙線反陽子の起源にせまる鍵

银河宇宙线的太阳调制现象：宇宙线反质子起源的关键

• 发表时间: 2007
• 作者: S.Miyake;S.Yanagita;T.Yoshida;Taura D;Shoko Miyake;Okada Y;岡田洋平;三宅晶子;岡田洋平;Nagoshi N;三宅晶子;Tada H.;三宅晶子;岡田洋平;三宅 晶子;Yohei Okada;三宅 晶子
• 通讯作者: 三宅 晶子

The effect of a modified Parker field on the modulation of the galactic cosmic rays

改良帕克场对银河宇宙线调制的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proceeding of the 30th International Cosmic Ray Conference volume 1
• 作者: S. Miyake;S. Yanagita
• 通讯作者: S. Yanagita