強重力強磁場天体とその磁気圏の定常状態の研究

强重力强磁场物体及其磁层的稳态研究

基本信息

批准号：
11J04849
负责人：
藤澤幸太郎
金额：
$ 1.22万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

定常的な磁気圏構造を求めるためには, 定常化された方程式であるGrad-Shafranov (GS)方程式を解く必要がある. このGS方程式に関する理解は昨年度までの研究によって非常に深まり, 様々な物理的状況に対応する解を求めることが可能となった. そこで本年度は, コンパクト天体であるマグネターと周囲の磁気圏の定常的な磁場構造を計算することによって, マグネターの磁気エネルギー解放に関する議論を行った.現実的な状態方程式を用いて作成したコアとクラストを伴ったマグネターの内部磁場と, その周囲のねじれた磁気圏の磁場を同時に計算し解を求めると, リコネクションを起こして磁気エネルギーを解放しうるようなX-point磁場構造を磁気圏内に伴った定常解が得られた. 次に, 数多くの解を求めることで, このX-poitな磁場構造がどのような時に形成されエネルギー解放を行えるのかを調べた. その結果, コアやクラストなどの星の内側の磁場構造やクラストの歪み具合が変化することによって, 磁気圏内にX-point磁場構造が形成されうることが明らかになった. この結果は, 磁気圏だけを計算している先行研究では分からなかったものであり, 星の外側にある磁気圏のエネルギー解放を考えるためには, 星の内側である内部磁場構造も重要であることを示唆している. この結果に関しては, 国際学会や日本天文学会で発表をするとともに, 現在査読付き国際学術誌に投稿中である.またこれらの手法を応用して, 子午面流を伴うことで扁長となる星の構造を解析的に求め, その歪み方の定量的な評価を行った. この研究結果は, 査読付き国際学術誌に掲載が受理され, すでに出版済みである.

为了找到稳定的磁层结构，需要求解Grad-Shafranov（GS）方程，通过截至去年的研究以及各种物理的研究，我们对GS方程的理解已经大大加深。因此，今年，通过计算磁星这个致密天体和周围磁层的稳定磁场结构，现在已经可以找到对应的解决方案了。我们讨论了磁星中磁能的释放。通过使用现实的状态方程同时计算磁星及其核心和地壳的内部磁场以及其周围扭曲磁层的磁场，我们找到了解决方案A。得到了磁层中具有X点磁场结构、能够引起重联并释放磁能的稳态解。接下来，通过寻找多种解，我们研究了这个X点磁场结构何时形成并能释放能量，结果我们发现恒星内部的磁场结构发生了变化，比如核心和地壳，以及扭曲的程度。地壳，可以引起磁气层内的磁场变化，很明显，当以下情况时可以形成X点磁场结构。这表明恒星内部的磁场结构也很重要。这一结果已在国际会议和日本天文学会上发表，目前正在提交给经过同行评审的国际学术期刊。已接受出版并已出版。