超新星残骸における被加速粒子の最高エネルギーと銀河系内宇宙線の起源の解明

阐明超新星遗迹中加速粒子的最高能量和河内宇宙线的起源

基本信息

批准号：
17J06025
负责人：
辻直美
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Rikkyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

超新星残骸(SNR)パラダイム(SNRが銀河系内宇宙線の起源であるという構想)を検証するために、観測や理論的アプローチを用いて様々な研究が行われてきた。 SNR表面の衝撃波における粒子加速は、拡散係数によって特徴付けられる。Bohm拡散では、粒子の平均自由行程はジャイロ半径のη倍で表される(η:Bohm因子と呼ばれている)。ηは粒子の加速効率を表す指標であり、ηが小さい時、粒子の平均自由行程は短く、拡散が速く起こるため加速効率が高くなる。粒子の加速がシンクロトロン冷却で制限されるとき、放射スペクトルのカットオフエネルギーは衝撃波速度の二乗に比例し、ηに反比例する。そのため、観測からカットオフエネルギーと衝撃波速度を求めることで、ηの値を推定することがきる。最終年度である令和元年度は、11個の比較的若い超新星残骸の観測に対して系統的な解析を行い、粒子の加速効率パラメータηに制限をつけた。Chandra衛星による軟X線のデータに加えて、NuSTAR衛星による硬X線のアーカイブデータを用いて、広域のX線スペクトルからカットオフエネルギーを得た。既知の衝撃波速度の値と併せて、加速効率ηを推定した。そこで、SNRの年齢が経つにつれ、ηが小さくなるという傾向が観測的に初めて明らかとなった。この傾向は、乱流の生成と結びついていると解釈することができる。数百年より若いSNRでは、ηの値が最小値である1より有意に大きい。つまり、粒子の平均自由行程が長く、粒子の拡散のもととなる背景磁場が十分に励起されていないと考えられる。SNRが進化していく過程で乱流磁場が生成され、粒子の平均自由行程が短くなり、ηの値が小さくなる。以上の内容を国内外の学会で報告した。

人们已经使用观测和理论方法进行了各种研究来测试超新星遗迹（SNR）范式（SNR 是河内宇宙射线的起源的想法）。 SNR 表面上冲击波中的粒子加速度由扩散系数来表征。在玻姆扩散中，粒子的平均自由程表示为 η 乘以陀螺仪半径（η：称为玻姆因子）。 η是表示粒子加速效率的指标，当η小时，粒子的平均自由程短，扩散快，加速效率高。当粒子加速受到同步加速器冷却限制时，发射光谱的截止能量与冲击波速度的平方成正比，与η成反比。因此，可以通过观测确定截止能量和冲击波速度来估计 η 的值。 2019年，即该项目的最后一年，我们对11个相对年轻的超新星遗迹的观测进行了系统分析，并对粒子加速效率参数η设定了限制。除了来自钱德拉卫星的软 X 射线数据外，还使用来自 NuSTAR 卫星的存档硬 X 射线数据来从各种 X 射线光谱中获取截止能量。结合已知的冲击波速度值估算加速效率η。因此，首次观察到随着SNR老化，η趋于减小。这种趋势可以解释为与湍流的产生有关。对于小于几百年的信噪比，η 的值显着大于最小值 1。换句话说，认为粒子的平均自由程长并且作为粒子扩散源的背景磁场没有被充分激发。随着信噪比的发展，会产生湍流磁场，粒子的平均自由程变短，η值变小。上述内容在国内外学术会议上均有报道。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

超新星残骸のX線ガンマ線観測による衝撃波近傍の拡散係数への制限

基于超新星遗迹X射线伽马射线观测对激波附近扩散系数的限制

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
辻直美
通讯作者：
辻直美

NuSTAR Observations of the Supernova Remnant RX J1713.7?3946

超新星遗迹 RX J1713.7?3946 的 NuSTAR 观测

DOI：
10.3847/1538-4357/ab1b29
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tsuji Naomi;Uchiyama Yasunobu;Aharonian Feli;Berge David;Higurashi Ryota;Krivonos Roman;Tanaka Takaaki
通讯作者：
Tanaka Takaaki