相対論的電磁流体シミュレーションによるマグネター巨大フレアの研究

利用相对论磁流体动力学模拟研究巨磁星耀斑

基本信息

批准号：
10J00493
负责人：
松本仁
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

宇宙物理学最大の謎の1つにマグネターと呼ばれる強磁場中性子星の存在がある。その磁場強度は一般的な電波パルサーの数千倍の10^<15>Gにも及ぶ。軟ガンマ線リピータや異常X線パルサーがこの種族に属すると考えられているが、観測例が極めて少なく、これらの天体が示す現象の物理に対する理解はほとんど進んでいない。その一方で、強磁場性ゆえにマグネターは超新星やガンマ線バーストの中心駆動源、また高エネルギー宇宙線の系内加速の候補として近年急速に注目を浴びており非常に重要な天体である。本研究の二年目では、一年目で明らかにしたマグネター表面で起きた巨大フレアにともなう電磁流体アウトフローのモデルを応用し、高速回転している原始強磁場中性子星(プロトマグネター)からのアウトフローの力学進化を相対論的電磁流体シミュレーションを用いて調べる研究を行った。その結果、プロトマグネター近傍のアウトフロー駆動領域付近で生じる間欠的磁気リコネクションに起因して速度の不均一なジェットが形成されることがわかった。磁力線が繋ぎ変わると強い磁気張力が生じプラズマが効率よく加速されるので、磁気リコネクションが間欠的に起きることで速度の不均一なアウトフローが形成される。この速度の不均一なジェットの発見は、その自然な帰結として、ガンマ線バーストの即時放射の起源として期待される内部衝撃波を生む可能性を持ち、極めて基礎的で重要な成果である。

天体物理学中最伟大的奥秘之一是存在一个称为Magnetor的高磁性中子星。它的磁场强度是典型的无线电脉冲星的数千倍，为10^<15> g。软γ射线中继器和异常的X射线脉冲星被认为属于这一种族，但是观察很少，并且了解这些尸体所表现出的现象的物理学几乎没有进展。另一方面，由于其强大的磁场特性，近年来，磁铁公司作为超新星和伽马射线爆发的中心驱动来源迅速引起了人们的关注，并作为高能宇宙射线内部加速的候选者。在这项研究的第二年中，我们应用了与在第一年揭示的Magnetores表面上发生的巨型耀斑相关的电磁液体流出模型，并进行了一项研究，以使用相关磁场中子（ProtoMagnetor）使用相关电子模型来研究从原始的强度磁场中子（ProtoMagnetor）中流出的动态演化。结果，发现由于原始磁铁附近的流出驱动区域附近发生间歇性磁重新连接而形成了不平衡速度的喷射。当连接力的磁性线时，产生了强磁张力并有效地加速了等离子体，并间歇性地发生磁重新连接，从而导致不均匀的速度流出。在速度下发现不均匀的喷气机是一个非常基本且重要的成就，其自然而然的是产生内部冲击波的潜力，这有望成为伽马射线爆发的立即辐射的起源。