パルサー磁気圏の大局的な ä¸‰æ¬¡å ƒç²’å­ ... - CfCA - 国立天文台

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学パルサー 磁 気 圏 の 大 局 的 な三 次 元 粒 子 シミュレーション和 田 智 秀*国 立 天 文 台 天 文 シミュレーションプロジェクト(CfCA)* tomohide.wada@cfca.jp

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学What is Pulsar?サーチライトのようにビームを 出 しながら高 速 で 自 転 する 磁 化 した 中 性 子 星M=1.4M solR=10 6 cmP~0.03-1 secB 0 =10 12 gauss画 像 提 供 : NASARotation Powered Pulsar;自 転 エネルギーを 解 放 するパルサー

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学The observation of young PulsarBeamBUlmer et al, 1994, ApJWindかに 星 雲 画 像 提 供 :NASA

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学回 転 駆 動 型 パルサーの 光 度 曲 線Thompson, 2003, astro-ph複 数 の 局 所 放 射 領 域 が 共 存 している 可 能 性 があり?

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Pair creation沿 磁 力 線 電 場Gapでは 電 子 陽 電 子 対 生 成 が 雪 崩 的 に 起 きるかに 星 雲画 像 提 供 NASA

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Particle simulatione + e -GapWindF rad軸 対 称 なパルサー 磁 気 圏 において 電 子 陽電 子 対 生 成 を 考 慮 し、 三 次 元 的 なプラズマの 運 動 ( 放 射 の 反 作 用 )を 解 いて 定 常 磁 気圏 解 を 求 める

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学粒 子 法 による 数 値 的 定 常 解● 軸 対 称 な 外 場 (B dip 、E 41)●粒 子 の 星 表 面 からの 自 由 放 射●粒 子 に 働 く 放 射 の 反 作 用●磁 気 圏 内 の 強 沿 磁 力 線 電 場 領 域 での 電 子 陽 電 子 対 生 成GapWindGRAPE- DR基 礎 方 程 式●定 常 マクスウェル 方 程 式●粒 子 の 運 動 方 程 式 (3D)

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Trans field motion→ 剛 体 回 転 プラズマρ0light cylinder

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Steady solutions少 電 子 陽 電 子 対 生 成 多Type IType IIType IIIWada & Shibata 2007沿 磁 力 線 電 場 強 度 マップ大 局 的 なシミュレーションによってOuterGap、Polar Capなどの 現 象 論 的 Gapモデルを 統 合 することができるのか→ 高 精 度 な 計 算 で 詳 細 な 調 査 が 必 要

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学The effect of system chargeQ 0Q sys0.4Q 0n out,+n out,-0 1 2 3 4 5 6Rylov 1977, Ap&SS●電 子 のみのプラズマの 運 動 ( 方 位 角 方 向 の 速 度は 考 えない), pair creation 無 し,● Qsys をパラメータとして 解 が 無 数 に 存 在 する0.75Q 01Q 00.5Q 0

F radB2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Result子 午 面 上 の 電 荷 分 布F rad /F mdriftの 向 き磁 場 優 勢B>E電 場 優 勢B

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Summary軸 対 称 なパルサー 磁 気 圏 において 電 子 陽 電 子 対 生 成 と 粒 子に 働 く 放 射 の 反 作 用 の 効 果 を 考 慮 した 三 次 元 粒 子 シミュレーションによって 定 常 磁 気 圏 解 を 得 るより 高 精 度 な 計 算 を 行 なった。Type Iの 場 合 、● Frad xBドリフトによる 負 電 荷 の 赤道 面 方 向 への 拡 散➔負 電 荷 を 呼 び 戻 そうとする(PCは 作 らない)●弱 いpoloidal current loopを 形 成するType II、IIIでは?(Future work)● Return e- の 効 果● Static cloudの 構 造 の 効 果

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Acknowledgement今 回 の 発 表 にあたり、2009 年 度 前 期 プラズマセミナー@ 天 文 台 の 皆 様 と 高 田 順平 さんには 非 常 に 有 益 なコメントと 議 論 をしていただきました。 小 池 邦 昭 さんにはコーディングについて 重 要 な 助 言 をいただきました。シミュレーション 結 果 の可 視 化 については 武 田 隆 顕 さんに 多 くの 助 言 をいただきました。 国 立 天 文 台 には 計 算 機 の 利 用 および 計 算 結 果 の 可 視 化 のための 支 援 をいただきました。 感謝 申 し 上 げます。

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Rotation Powered Pulsar(RPP)電 磁 波outflowCrab Pulsarの 場 合●90% outflow of plasma( 磁 化 , γ~10 7 )ローレンツ 因 子 :γ 7 →β=0.9999999999999

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Unipolar dynamoN● Radiation● OutflowLight cylinder;S

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Vacuum gap modelJackson 1976, ApJForce-free surface-E vac+● プラズマのouflowがない● ビーム 放 射 がない●大 きなGapを 持 つLight cylinder

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Basic Equationsb.c.b.c.( 弱 い 磁 気 圏 電 流 の 場 合 )磁 気 圏 内 での 電 子 陽 電 子 対 生 成 を 考 慮 し、 基 礎 方 程 式 に 基 づき 定 常 磁 気 圏 構 造 を 探 す

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学パルサーウィンドネビュラ(PWNe)Kargaltsev & Pavlov astro-ph, 200810 4 yr周 期 変 化 率 log Pdot10 5 yr周 期 log PKEEMnebulaChandraによるPWNeのイメージ Kargaltsev & Pavlov astro-ph, 2008直 線 偏 光 →シンクロトン 放 射Vashakidze 1954高 エネルギーの 磁 化 したプラズマが 圧 縮されて 熱 化 し、シンクロトロン 放 射 している

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学回 転 駆 動 型 パルサーのスペクトル年 齢 〜10 3 yr電 波 可 視 光 X 線 ガンマ 線●強 い 電 波 放 射 (コヒーレントな 電 波 放 射 )●星 表 面 からの 黒 体 輻 射 (〜10 6 K)による 熱 的 な 放 射●高 エネルギー 側 まで 広 がる 非 熱 的 な放 射➢ シンクロトロン 放 射➢逆 コンプトン 散 乱➢ π0 崩 壊➢磁 力 線 に 沿 って 加 速 された 粒子 の 制 動 放 射 ( 曲 率 輻 射 )→ビーム 放 射〜10 5 yrγ=10 7 まで 加 速MeV 以 上 の 放 射

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学N-body problem相 互 作 用 の 計 算 ステップ 数 =2xN 2 +3xN 2GRAPE-6(123G flops/module x N)GRAPE-DR(426G flops)

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Individual time step0外 場 とf rad,iの 更 新12t021012粒 子 間 相 互 作 用 の 更 新外 場 と 相 互 作 用 の 更 新 頻 度 を 最 適 化 して総 ステップ 数 を 減 らすt

2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学Steady solution (Type II)movie

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2009 9/25-28 日 本 物 理 学 会 秋 季 年 会 @ 熊 本 大 学題 hらじあdじゃいfじゃいjふぃふじこ