相対論的磁気衝撃波モデルによるガンマ線バーストの理論的研究

使用相对论磁冲击波模型进行伽马射线暴的理论研究

基本信息

批准号：
10117201
负责人：
花見仁史
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

GRB970228をはじめとして、いくつかのバーストで、X線、光学、電波で残光現象が発見され、それが、矮小銀河の端に位置することも指摘された。ガンマ線バーストの先駆体は、寿命の短い大質量星などとすると、その形成地点は安定なディスク銀河中ではなく、不規則な矮小銀河の外縁にあることを意味し、銀河の星密度が濃い中心部ではなく、周辺で形成されることを意味し、そのような星形成がなぜ起きたかが問題になる。その銀河の形態とガスの状態とバースト源を生み出すはずの星形成との関係性をあきらかにすべく、銀河形成における星形成を視野に入れて、ダークハロー中で収縮するガスの分裂条件を調べた。角運動量を持っているガスが、収縮してディスクを形成し、あるものは分裂する。この分裂条件をシミュレーションと解析的手法を用いて、明らかにした。そのような知見をもとにすると、収縮率が大きく、角運動量による遠心力によって決まるディスクの半径がダークハロー半径の中に収まれば、分裂しやすいことが、明らかになった。これを、銀河形成の状況に当てはめると、ガス密度が高く、輻射冷却が効果的に聞く時機であるHigh-zで、分裂する条件が実現しやすいことが明らかになった。電波で観測されたこのバーストのシンチレーションの振舞は、相対論的膨張しているものから残光が放射されていると考えられるので、相対論的衝撃波説が強く指示される。しかしながら、このような相対論的衝撃波を形成するためには、火の玉と星間物質の互いのバリオン同士が充分相互作用する必要があり、銀河系内の宇宙線の拡散係数を用いると、衝撃波の厚みの目安になる1TeVの陽子の軌道変更距離が5pcにもなり、衝撃波は形成されない。ただし、比較的強い磁場10^4Gがあることにより、衝撃波の厚みを薄くすることができるが、星間物質にはこのような強い磁場は存在しない。したがって、バースト源からの放出体そのものが磁場を持っている必要がある。そこで、これらの困難を超えるものとして、我々は、線バーストのモデルとして磁気波動砲を提出した。このモデルをさらに、回転の効果を入れた解析を行った。現在、この回転によるダイナモ効果を中心に、磁場の効果の研究を継続している。

在包括GRB970228在内的几次爆发中，在X射线、光学和无线电波中发现了余辉现象，并指出它位于矮星系的边缘。如果伽马射线暴前体是短命的大质量恒星，那么它们的形成地点并不在稳定的盘状星系中，而是在不规则矮星系的外缘，并且位于星系的恒星密集中心。是在外围而不是在该区域形成的，问题是为什么会发生这种恒星形成。为了弄清楚星系的形态、气体的状态以及应该产生爆发源的恒星形成之间的关系，我们研究了暗晕中气体收缩的分裂条件，以期星系形成过程中恒星的形成。具有角动量的气体收缩形成圆盘，其中一些圆盘破裂。我们使用模拟和分析方法阐明了这种分裂条件。基于这些知识，我们已经清楚，如果收缩率很大，并且由角动量引起的离心力决定的圆盘半径落在暗晕半径范围内，那么它很可能会分裂。将其应用于星系形成的情况，很明显，当气体密度高且辐射冷却有效时，在高z处更容易实现碎裂的条件。无线电波观测到的这种爆发的闪烁行为被认为是经历相对论膨胀的物体发出的余辉，这有力地支持了相对论冲击波理论。然而，要形成这样的相对论性激波，火球的重子和星际介质必须充分相互作用，利用宇宙射线在星系内部的扩散系数，激波的厚度可以为轨道变化距离作为其指导方针的 1 TeV 质子多达 5 pc，并且不会形成冲击波。不过，10^4G比较强的磁场的存在可以减少激波的厚度，但星际介质中并不存在这么强的磁场。因此，突发源的发射器本身需要具有磁场。因此，为了克服这些困难，我们提出了磁波炮作为线爆模型。通过结合旋转的影响对该模型进行了进一步分析。目前，我们正在继续研究磁场的影响，重点关注这种旋转引起的发电机效应。