プラズマ過程から迫る高エネルギー天体現象

来自等离子体过程的高能天文现象

基本信息

批准号：
09J01726
负责人：
鈴木昭宏
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度から行っている、プラズマと光子との相互作用による高エネルギー放射の生成に関連して、大質量星を貫くジェットの流体シミュレーションを行った。大質量星の鉄コア付近に注入されたジェットが星表面から飛び出して、星周物質中を伝搬する様子を再現した。ジェットと星周物質との相互作用により、光学的に厚いシェルが形成されることを確認し、シェルの密度や圧力の変化が時刻の冪乗で表されることを見いだした。そこで、断熱的に冷えていくシェルの光球からの黒体放射を時間的に畳み込むことで、シェルからの放射がジェット軸上の観測者からどのように見えるかを計算した。結果として得られた光球放射のスペクトルは、ガンマ線バーストの典型的な放射スペクトルの一部の成分を再現する。また、シェルが黒体放射をしていられる時間は、シェルの密度に強く依存する。シェルの光学的厚みがすぐに1を下回るような場合には、Planck分布に近いスペクトルとなる。また、より長いタイムスケールでのジェットの伝播を調べるために、さらにシミュレーションを続けた。ジェットは次第に減速し、ジェット中をその根元に向かって伝搬する逆行衝撃波が形成される。Ic型超新星の親星は、水素層及びヘリウム層がはぎ取られた状態で爆発するため、親星が爆発前にその質量の一部を星風として放出していると考えられる。このような環境でのジェットの伝播を考えるため、濃い星周物質と薄い星周物質を仮定した場合の結果をと比較した。星周物質の密度の違いは、順行衝撃波によって加熱された媒質の圧力の時間依存性に反映される。ジェット軸上の観測者から見た、圧力の時間変化を計算し、その時間依存性の違いがガンマ線バーストの残光放射の光度曲線に反映される可能性を指摘した。

关于由于等离子体和光子之间的相互作用而产生高能辐射，我们从去年开始就一直在进行这一研究，我们对射流穿透大质量恒星进行了流体模拟。研究小组重现了这样的现象：注入大质量恒星铁芯附近的喷流从恒星表面出现并穿过星周物质传播。我们证实，由于射流与星周物质之间的相互作用而形成了光学厚壳，并发现壳的密度和压力的变化表示为时间的幂。因此，通过对来自绝热冷却的壳层光球层的黑体辐射进行时间卷积，我们计算了来自壳层的辐射在射流轴上的观察者看来如何。由此产生的光球发射光谱再现了伽马射线爆发的典型发射光谱的一些组成部分。此外，壳发射黑体辐射的时间很大程度上取决于壳的密度。如果壳的光学厚度快速减小到 1 以下，光谱将接近普朗克分布。他们还继续进行进一步的模拟，以检查更长时间内的射流传播。喷射流逐渐减速并形成逆行冲击波，该冲击波通过喷射流向其根部传播。 Ic型超新星的母星爆炸时，其氢层和氦层被剥离，因此人们认为母星在爆炸前以恒星风的形式喷射出部分质量。为了考虑在这种环境中的射流传播，我们比较了假设厚和薄的星周材料的结果。星周介质的密度差异反映在由前向激波加热的介质压力的时间依赖性上。我们计算了从喷流轴上的观察者看到的压力随时间的变化，并指出时间依赖性的差异可能反映在伽马射线爆发的余辉辐射的光变曲线中。