活動銀河の物理と宇宙線の起源

活跃星系物理学和宇宙射线的起源

基本信息

批准号：
02J04478
负责人：
山田雅子
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに行った活動銀河の電波ローブ前面衝撃波における基礎的物理過程の理論的考察を掘り下げ、数値シミュレーションの手法を用いた検証及び非線形過程の解明に取り組んだ。主にX線天文観測衛星Chandraのデータと従来得られていた電波観測の結果の比較検討により、電波ローブで見られる衝撃波は、これまでのモデルの基礎におかれていたような流体粘性衝撃波とは説明しきれず、定性的には太陽風に近い状態にあること(少なくとも電子陽子それぞれのマッハ数の差から衝撃波中での振舞いに差を生じていること)が推察された。この事実はまた、衝撃波面での現実的な粒子加速すなわち宇宙線加速の過程を解明する上で流体近似的取り扱いをせず、粒子の運動学的考察に立ち戻る必要性のあることを意味する。そこでプラズマ物理を応用し、今までは別個の問題として取り扱ってきた衝撃波中の粒子加速と衝撃波形成の過程の並行考察の取り組みを始めた。衝撃波の形成まで念頭に置く場合、この過程が根本的に非線形問題であることが問題となる。そのため、数値的手法を採用しシミュレーションを行うことが必要となる。今年度は磁気プラズマシミュレーションを用いた衝撃波の形成過程の研究に的を絞った。前年度から引き続きシミュレーション手法の取得から取り組んだが、運動学に基づいた衝撃波形成過程の解明はそれ自体が一つのジャンルを形成する難問である。今年度は磁気プラズマシミュレーションを用いた定性的な考察について計算結果を完成させるには至らなかったが、磁気流体シミュレーションの結果との定性的な比較考察を同時に行うことにより、活動銀河の衝撃波についての知見を得ることができた。

我们深入研究了去年为止进行的活动星系射电波瓣正面冲击波基本物理过程的理论研究，并利用数值模拟方法对其进行了验证，并阐明了非线性过程。 X射线天文观测卫星钱德拉（Chandra）的数据与常规射电观测结果的比较表明，射电波瓣中看到的冲击波与流体粘性冲击波不同，而流体粘性冲击波是以前模型的基础，无法完全解释，并且可以定性地解释。推断该状态类似于太阳风的状态（至少每个电子和质子的马赫数的差异导致冲击波的行为不同）。这一事实也意味着，在阐明冲击波阵面上现实粒子加速，即宇宙射线加速的过程时，有必要回到粒子运动学的考虑，而不是使用流体近似。因此，通过应用等离子体物理学，我们开始对冲击波中的粒子加速和冲击波形成过程进行并行研究，这两个问题迄今为止一直被视为单独的问题。当考虑冲击波的形成时，问题是这个过程本质上是一个非线性问题。因此，有必要利用数值方法进行模拟。今年，我们重点研究利用磁等离子体模拟冲击波的形成过程。延续去年，我们继续致力于获取模拟方法，但基于运动学来阐明冲击波形成过程是一个本身就形成流派的难题。虽然本财年我们无法完成磁等离子体模拟定性计算结果，但通过同时与磁流体动力学模拟结果进行定性比较，我们将能够研究活动星系的冲击波。我能够获得一些知识。