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）太阳调制研究：太阳调制现象虽然提供了银河宇宙线本身和日光层环境的信息，但很难提取隐藏在宇宙线能谱中的有价值的物理信息。特别是，帕梅拉最近检测到的电子和正电子强度观测表明存在源自超对称粒子的初级正电子，但问题是太阳调制的影响有多大。因此，我们应用考虑Fisk型行星际磁场的太阳调制现象数值实验推导了电子和正电子的能谱，并证实能量数GeV以下的能谱与观测结果一致。另一方面，PAMELA 的电子/正电子强度观测检测到的高能区正电子强度过剩不能用太阳调制现象来解释，这表明存在源自超对称粒子的初级正电子。 （2）星系调制研究：星系宇宙线的路径长度为研究宇宙线在星系内的传播过程提供了重要线索。因此，通过SDE数值方法计算宇宙线在星系内的传播，我们估计了星系宇宙线的年龄分布、宇宙线源的空间分布以及路径长度的分布。由此得到的宇宙线年龄分布的平均值与观测值接近，年龄分布、宇宙线源的空间分布、路径长度分布和宇宙线扩散面积取决于扩散系数的大小。我证实了这一点。我们还证实，根据该数值计算中获得的年龄分布估计的路径长度分布可以通过对数正态分布来近似。另一方面，我们前年开始研究的星暴星系NGC253射电晕研究也取得了进展，成功构建了星系风磁场结构的自洽模型可以重现所观察到的射电晕结构的细节。

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