Tomita, Ohira, & Yamazaki ApJ, 2019

冨⽥ 沙羅（⻘⼭学院⼤学）
⼤平 豊（東京⼤学）
⼭崎 了（⻘⼭学院⼤学）

Gamma-ray Bursts (GRB)とその 残光• ガンマ線(数10〜100 keV)で約1⽇1回の頻度で0.1-10秒間輝く。
• 〜TeV ガンマ線、X線、可視光、電波で、数⽇から数年かけて、残光が観測される。

• 宇宙最⼤級の光度: ~𝟏𝟎𝟓𝟐 erg/s
Ama: et al. 2002

<latexit sha1_base64="6Dabu59VOmRsK+XurYpNoZ4HNks=">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</latexit>

GRB<latexit sha1_base64="wi1XxWt9AAoQiZFC9GXRe8U7up0=">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</latexit>• 残光はGRB天体から出る相対論的(𝒗~𝒄)ジェットからの放射10F⌫ [mJy]• 距離: ~ 100億光年(10Gpc)

GRB 080319B

6

Taylor et al. 2004;
Mooley et al. 2018

GRB駆動天体の正体、相対論的ジェットの⽣成機構、そして放射機構は未解明。

10 4

残光

<latexit sha1_base64="ILhZT6FABay5ajcAQJzCgIo4bGw=">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</latexit>1

10 102 103 104 105 106
Time [s]J. L. Racusin et al. Nature 2008

GRB残光の標準モデル

残光(数⽇〜数年)
衝撃波

衝撃波

GRB残光
検出!!

𝜸-ray
X-ray

星間物質 /
可視光 星周物質

Jet 𝚪
GRB駆動天体(⼤質量性の重⼒崩壊?,
中性⼦星連星合体?)

衝突
R
*+

~10 cm

.
*/01

*/3

4

* cm51

6*/3

7
*/8

69/3

Flux [mJy]

電波

1

時間(秒) 106

無衝突衝撃波でのエネルギー散逸
衝撃波遷移層下流(ジェット側)B

𝑒6
シンクロトロン放射

上流（星間空間）pe- プラズマが集団的に作る電磁場にp よって、

p𝒏𝟐 = 𝟒𝚪𝒏𝑰𝑺𝑴
𝑩𝟐 = 𝟒𝚪𝑩𝑰𝑺𝑴

磁場に渡るエネルギー⽐
𝜺𝑩 = 𝑼𝑩B𝑼

電磁場 粒⼦の軌道が曲がe𝒏𝐮𝐩 り、衝撃波が形成←---衝撃波圧縮------ 𝑩𝐮𝐩 される。
→無衝突衝撃波
プラズマ不安定性や乱流による増幅

⾼エネルギー電⼦に渡るエネルギー⽐
𝜺𝒆 = 𝑼𝒆B𝑼
Maxwell分布的電⼦や陽⼦のエネルギー

ジェットの粒⼦加速 運動エネルギー (𝑼)ガンマ線バースト(GRB)における磁場増幅問題

磁場のエネルギー𝝐𝑩 =ジェットの運動エネルギー
6L

~10

63

− 10

6N

平均10

𝝐𝑩 の分散が⼤きい。
磁場の増幅機構は不明。

GRB個数⽐(35個中, 可視光)

GRB残光の観測：
衝撃波下流の広い放射領域で、星間磁場(~μG)の衝撃波圧縮値(𝝐𝑩 ~𝟏𝟎6𝟗 )より、100倍以上⼤きい磁場が⽰唆される。
25
20
15
10
5
0

-8.0

-7.0

-6.0

-5.0

-4.0

-3.0

𝐥𝐨𝐠 𝟏𝟎 𝜺𝑩
Kumar et al. 2015
Santana et al. 2014

ワイベル不安定性による磁場増幅
⾮等⽅的な速度分布を持つプラズマにおいて⽣じ、磁場を⽣成する。
1. 対向流プラズマは、磁場δBによって曲げられる。

𝑧

2. 電流が発⽣。

磁場の擾乱𝜹𝑩𝟎 𝒆𝒊𝒌𝒚 𝒛V

-

J

δB

𝑦

-

-

Weibel1959
Medvedev&Loeb1999

3. 電流は摂動磁場を増幅。
→不安定。
𝑥

𝒗𝒆

この現象の時間・空間スケール：
プラズマ振動数 𝝎𝐩 (T〜10-3秒)
プラズマ慣性⻑ 𝐜/𝝎𝐩 (107 cm)≪天体現象の時間・空間スケール

ワイベル不安定性による磁場増幅
密度空間構造相対論的無衝突衝撃波の数値シミュレーション:
ワイベル不安定性で⽣成される磁場は、すぐに減衰するため、衝撃波下流の広い放射領域を占めることができない。
𝝐𝑩空間構造残光の放射時間 𝒕𝐫𝐚𝐝𝐢 ≥ 𝟏𝟎𝟕 − 𝟏𝟎𝟖 𝝎𝐩 6𝟏 ≫ 磁場の減衰時間 𝒕decay ~𝟏𝟎𝟎𝝎𝐩 6𝟏(残光の放射時間 ≥ 衝撃波の減速開始時間)

衝撃波⾯

上流

ϵo ∝ 𝐵9下流（下流静⽌系）

密度 1次元空間発展

𝝐𝑩1次元空間発展𝒙 𝒄⁄𝝎𝒑Spitkovsky et al. 2008

先⾏研究
衝撃波上流の密度を⼀様分布と仮定した。
しかし、星間空間や星周空間には密度ゆらぎが存在する。
例) 星間空間の乱流や分⼦雲による密度ゆらぎ。
星⾵⾃⾝の不安定性による密度ゆらぎ。
連星系が作る星⾵のスパイラル構造。
Chugai & Danzieger 1994,
Smith et al. 2009,
Yalinewich & Zwart 2019

Radio Supernova

流体 シミュレーション:
下流での乱流ダイナモによる磁場増幅で、慣性⻑より⼗分⼤きな空間スケールの磁場が⽣成されるが、粒⼦加速は同時に解けない。(Inoue et al. 2011)8衝撃波と上流の⾮⼀様性の相互作⽤(流体シミュレーション)
衝撃波⾯
⾳波
𝑘9s ≈ 𝑘*u
エントロピー波
𝑘9u,w ≈ 3𝑘*u
空間座標

速度

密度

衝撃波⾯

⼊射波:
エントロピー波**温度と密度の揺らぎを持つ.

𝑘*u
空間座標
(Shu & Osher, 1989, Arshed & Hoffman, 2013)

流体近似した場合、下流で⾳波とエントロピー波をつくる。
しかし、無衝突衝撃波では粒⼦拡散が働くため、下流でこれらの波ができるかわからない。
• 下流でのワイベル不安定性が起きる前に密度揺らぎ構造が壊れるかも？
9本研究課題
先⾏研究：衝撃波は⼀様媒質中を伝播していた。
磁場はすぐに減衰する。
GRBの正体に迫る情報が得られない。
本研究
• ⽬的：
GRBの起源解明に向けて、周辺環境と磁場増幅や粒⼦加速の関係を明らかにする。
• ⼿法：
プラズマのミクロ(L〜慣性⻑)な運動を解く数値
シミュレーションを⽤いて、マクロスケール(L≫慣性⻑)の⾮⼀様媒質中を伝播する相対論的無衝突衝撃波での磁場増幅機構を調べる。
10

Tomita, Ohira & Yamazaki, 2019, ApJ

衝撃波のシミュレーションセットアップ• PCANS公開の2次元 電磁プラズマ粒⼦シミュレーションコード。
• ローレンツ因⼦𝚪= 10, 熱速度0.1cで+𝒙⽅向に流⼊する𝒆±プラズマ流• 粒⼦の空間分布： 𝒏 𝒙, 𝒚 = 𝒏𝟎 𝟏 + 𝜹 𝐬𝐢𝐧(𝟐𝝅𝒌𝒙/𝑳𝒙 )𝜹 = 𝟎 (⼀様), 𝜹 = 𝟎. 𝟓 (⾮⼀様)• 密度揺らぎ波⻑＝1200 𝒄⁄𝝎𝐩 ≫ 𝟏 𝒄⁄𝝎𝐩
⼊射⾯

𝒚 = 𝑳𝒚

上流

下流

反射⾯

下流静⽌系
初期磁場𝑩𝟎 = 𝟎
𝚪＝10

𝒚=𝟎
𝒙=𝟎

𝒏 = 𝟑𝒏𝟎

衝撃波

𝒙 = 𝑳𝒙𝝎𝐩𝐞 =

計算機 ：Cray XC50（144コア）@国⽴天⽂台
計算領域： 𝑳𝒙 = 𝟏. 𝟐×𝟏𝟎𝟒 𝒄⁄𝝎𝐩 , 𝑳𝒚 = 𝟖𝟔 𝒄⁄𝝎𝐩 (∆𝒙 = ∆𝒚 = 𝟎. 𝟏 𝒄⁄𝝎𝐩)
粒⼦数 ： 80個/cell, 全粒⼦数〜1010個

𝟒𝝅𝒏𝒆 𝒆𝟐𝜞𝒎Tomita, Ohira & Yamazaki, 2019, ApJ

衝撃波のシミュレーションセットアップ• PCANS公開の2次元 電磁プラズマ粒⼦シミュレーションコード。
• ローレンツ因⼦ 𝚪= 10, 熱速度0.1cで +𝒙 ⽅向に流⼊する𝒆±プラズマ流• 粒⼦の空間分布： 𝒏 𝒙, 𝒚 = 𝒏𝟎 𝟏 + 𝟎. 𝟓 𝐬𝐢𝐧(𝟐𝝅𝒌𝒙/𝑳𝒙 )• 密度揺らぎ波⻑＝1200 𝒄⁄𝝎𝒑 ≫ 𝟏 𝒄⁄𝝎𝐩
下流静⽌系

𝒚 = 𝑳𝒚
𝑩𝟎 ＝0

⼊射⾯

𝚪＝10
𝒚=𝟎

𝒙=𝟎

上流

下流
反射壁
衝撃波⾯
𝒙 = 𝑳𝒙𝝎𝐩𝐞 =
計算機 ：Cray XC50（144コア）@国⽴天⽂台
計算領域： 𝑳𝒙 = 𝟏. 𝟐×𝟏𝟎𝟒 𝒄⁄𝝎𝐩 , 𝑳𝒚 = 𝟖𝟔 𝒄⁄𝝎𝐩 (∆𝒙 = ∆𝒚 = 𝟎. 𝟏 𝒄⁄𝝎𝐩)
粒⼦数 ： 𝒏𝟎 = 80個/cell, 全粒⼦数〜1010個

𝟒𝝅𝒏𝐞 𝒆𝟐𝜞𝒎<latexit sha1_base64="R80+mt6SeOZvD3GVQ8uLj0ndIwA=">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</latexit>y[c/!pe ]<latexit sha1_base64="R80+mt6SeOZvD3GVQ8uLj0ndIwA=">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</latexit>y[c/!pe ]⼀様密度(at 𝐭𝝎‰Š = 𝟓𝟎𝟎𝟎)

-300

上流

-200
-100

衝撃波⾯

0

下流

𝛿𝑛B
𝑛/

ϵo

100
200
300

𝑥 − 𝑥s• [𝑐⁄𝜔‰Š]

下流磁場は、下流で単調に減衰。先⾏研究と⼀致。

⾮⼀様(shockregion ) at 𝐭𝝎𝒑𝒆 = 𝟓𝟐𝟎𝟎
𝒏in the = 𝟎. 𝟓
𝒏𝟎

𝑛B
𝑛/

磁場

𝑥

1200 𝑐⁄𝜔‰Š<latexit sha1_base64="R80+mt6SeOZvD3GVQ8uLj0ndIwA=">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</latexit>y[c/!pe ]密度<latexit sha1_base64="R80+mt6SeOZvD3GVQ8uLj0ndIwA=">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</latexit>y[c/!pe ]<latexit sha1_base64="R80+mt6SeOZvD3GVQ8uLj0ndIwA=">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</latexit>

密度
磁場y[c/!pe ]<latexit sha1_base64="R80+mt6SeOZvD3GVQ8uLj0ndIwA=">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</latexit>(shock in the 𝒏 = 𝟏. 𝟓
𝟎region ) at 𝐭𝝎𝒑𝒆 = 𝟒𝟖𝟎𝟎𝑛
B𝑛/
𝑛B
𝑥
𝑛/
𝒏

y[c/!pe ]

⾮⼀様
(e)

上流

(f)

1200 𝑐⁄𝜔‰Š
-300

-300

-200

𝑛B
𝑛/

ϵo

shock

-200

衝撃波⾯

-100
0

下流

下流に強い⻑波⻑磁場がある

shock ϵo

100

-100
100
0
𝒙 − 𝒙𝒔𝒉 [𝒄⁄𝝎𝒑𝒆 ]

200

200

300

強く⼤きな空間スケールの磁場が⽣成され、減衰せずに下流へ運ばれている300

密度 & 速度 𝒗𝒙 ⁄𝒄の1次元空間発展 (𝒕 = 𝟔𝟏𝟎𝟎𝝎6𝟏
𝒑 )
衝撃波⾯

流体計算の結果と同様に、無衝突衝撃波でも⾳波とエントロピー波ができた!!

下流

𝑛B
𝑛/

𝒗𝒙 ⁄ 𝒄⾚:密度
⻘:速度⾳波( 𝝀𝐬 ≈ 𝝀𝐮 )9000

9500 10000 10500
𝒙 𝒄⁄𝝎𝒑11000

波⻑は、流体解析の結果と⼀致した。
振幅は、流体解析の結果より
⼩さい。
(衝撃波⾯通過時、粒⼦拡散が効いたため。)

𝟏

エントロピー波( 𝝀𝐞 ≈ 𝟑𝝀𝐮 )𝝀𝐞 :エントロピー波の波⻑
𝝀𝐬 :⾳波の波⻑
𝝀𝐮 :上流の密度揺らぎの波⻑

15平均速度 𝒗𝒙 ⁄𝒄 & 温度⾮等⽅性の空間発展(𝒕 = 𝟔𝟏𝟎𝟎𝝎6𝟏
𝒑 )

衝撃波⾯
上流

下流

⿊:⼀様な場合
⾚:⾮⼀様な場合
⻘: 𝒗𝒙 ⁄𝒄

0.2

0

-0.2
-0.1

⼀様な場合:
温度⾮等⽅性は下流でほぼ0.

0.4

𝒗𝒙 ⁄𝒄

Ty /Tx

1

0.1

9000

9500

10000 10500 11000-0.4

𝒙 𝒄⁄𝝎𝒑

⾮⼀様な場合:⾳波とともに温度⾮等⽅性は振動している。
平均振幅は約0.05.
⾳波振動と⾼エネルギー粒⼦の拡散によって、
温度⾮等⽅性が⽣成された。

温度は局所プラズマ静⽌系で、下記の式から計算する。
8•–,—• ž–,—š ∫œ
(ž– ,ž— ,ž¡ )˜™ 8
Ÿ˜ 8 ™ 8(Yoon 2007)

Tomita, Ohira & Yamazaki, 2019, ApJ

16

結論

⾮⼀様媒質中を伝播する相対論的無衝突衝撃波では、• 衝撃波遷移層で、⻑波⻑磁場が⽣成され、下流広域で磁場が維持される。
• 無衝突衝撃波で⾳波とエントロピー波が⽣成される。(世界初!!)• ⾳波振動の運動エネルギー (2%)と温度⾮等⽅性の⾃由エネルギー (5%)は、観測が⽰唆する下流磁場のエネルギー(𝟏𝟎6𝟑 %)に⽐べて ⼗分⼤きい。磁場の起源になりえる。
• 下流広域の強い磁場や⾳波は、残光放射に必要な⾼エネルギー粒⼦を作れる。
上流の⾮⼀様性は下流で磁場を作る。
→GRB残光とGRB親星の周辺環境の関係が得られる。
⾮⼀様性が与えるGRB残光放射への影響について、より定量的な理解が進めば、GRBの起源に迫ることが可能である。

⻑波⻑の磁場揺らぎの起源
𝒏B
𝒏𝟎

𝒏B
𝒏𝟎

⼀様 shock

⾮⼀様

shock

⾼温粒⼦がたくさん染み出す

𝒙

𝒙

𝒇 𝒗𝒙

𝒇 𝒗𝒙

𝒗𝒙

𝒗𝒙

電⼦のエネルギースペクトル(in下流)
⿊ : ⼀様な場合
⾚ : ⾮⼀様な場合

dN
d

1

19

今後の展望:uより現実的なプラズマ中を伝播する相対論的無衝突
衝撃波での磁場増幅課程を調べる。
• 背景磁場あり• 多次元的な密度構造• 電⼦陽⼦プラズマ

u減衰磁場中でのシンクロトロン放射に加え、他の放射機構を考慮した残光放射モデルを構築する。
u構築した理論モデルと観測の⽐較から、GRB駆動天体の周辺環境に制限を与え、GRBの起源に迫る。

上流の密度揺らぎ波⻑への制限
⾳波がGRB残光の放射に影響を与えるための条件：
上流の密度揺らぎ波⻑𝝀𝐮 (in 上流静⽌系)＜ GRBジェットの減速半径𝑹𝐮𝐝𝐞𝐜

⾳波が作る温度⾮等⽅性から磁場⽣成を起こすための条件：
⾳波の寿命 tlife＞GRBジェットの減速時間 tudecu<latexit sha1_base64="m82LBJ3QJTZh095ycNfmxe2IYWc=">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</latexit>> 9.6 ⇥ 1016

⇣ c ⌘ 1 ✓ hvi ◆ ✓ E
s

0.62c

0.2c

iso,53
nu0

◆1/3

u 2/3
cm
sh,2

いま散逸時間を考慮していないので、現実ではこの最低値はさらに短くなる。

⻑時間発展(𝒕 = 𝟔𝟏𝟎𝟎𝝎6𝟏𝒑 )を追った時の、下流領域のY⽅向に平均化した𝜺𝑩 の空間発展
上流

衝撃波⾯

下流

⿊線: ⼀様な場合
⾚線: ⾮⼀様な場合

X 𝒄⁄𝝎𝒑Tomita, Ohira & Yamazaki, 2019, ApJ

衝撃波遷移層で作られた⻑波⻑磁場は、下流遠⽅でも、振幅が変わらず維持されている!!
𝑩𝟐 /𝟖𝝅𝝐𝑩 = 𝟐𝟒𝚪 𝒏𝒎𝒄𝟐

𝚪：上流静⽌系で測った噴出物質のローレンツ因⼦
𝒏：上流静⽌系で測った上流の密度
B：下流静⽌系でで測った下流の磁場強度

22PICシミュレーション
基礎⽅程式：• 多数粒⼦の運動⽅程式
𝒅𝒖𝐬 𝒒𝐬
𝒖𝐬
=
𝑬+
×𝑩 ,
𝒅𝒕
𝒎𝐬
𝒄𝜸𝐬
𝒅𝒙𝐬 𝒖𝐬=𝒅𝒕
𝜸𝐬• Maxwell⽅程式

𝟏 𝝏𝑬
𝟒𝝅= 𝛁×𝑩 −
𝒋,
𝒄 𝝏𝒕
𝒄
𝟏 𝝏𝑩
= −𝛁×𝑬𝒄 𝝏𝒕Particle-in-Cell法：
粒⼦はシミュレーション空間内の任意の点に存在する。
電磁場は空間内のグリッド上に定義される。

1. ある位置の粒⼦の速度から、グリッド点での電流密度を計算する。
2. 電流密度から、電磁場を計算する。
3. 電磁場から粒⼦の位置と速度を更新する。

pCANSのHPより

• ⾳波• エントロピー波

密度 & 速度 𝒗𝒙 ⁄𝒄の1次元空間発展 (𝒕 = 𝟔𝟏𝟎𝟎𝝎6𝟏
𝒑 )
衝撃波⾯

流体計算の結果と同様に、無衝突衝撃波でも⾳波とエントロピー波ができた!!

下流

𝑛B
𝑛/

𝒗𝒙 ⁄ 𝒄⾚:密度
⻘:速度

波⻑は、流体解析の結果と⼀致
Decay
timescale of these waves
1
1 c2
1/2
した。
 ⇠ rg c = p✏B.
3!
3 8 pe
振幅は、流体解析の結果より2
⼩さい。
tdecay = down2
(衝撃波⾯通過時、
8
⇣
⌘2
1/2
✏
5
1
>
9.9 ⇥ 10 !pe 10>
1.1⇥10 c/!
>
粒⼦拡散が効いたため。)><<latexit sha1_base64="v4uLeSVmM5UlDwS/a60aS7MlapM=">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</latexit>

⾳波( 𝝀s ≈ 𝝀u )<latexit sha1_base64="Bq5JE8oyiMdJJMF0s2+lmJI6UaI=">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</latexit>

9000

9500 10000 10500
𝒙 𝒄⁄𝝎𝒑𝟏
エントロピー波( 𝝀e ≈ 𝟑𝝀u )

11000

B

tdecay =<latexit sha1_base64="/Yj/4aB4G286Vl7gPf3mvV1Buuw=">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</latexit>

𝝀e :エントロピー波の波⻑
𝝀s :⾳波の波⻑
𝝀u :上流の密度揺らぎの波⻑

>
5
1
>
1.3
⇥
10
!
>
pe
>
:

down
3

2

pe

(for sound wave)
⇣
⌘2

1/2
✏B
2
10

down

4.0⇥102 c/!pe(for entropy wave).

≫ The simulation time 𝒕 = 𝟔𝟏𝟎𝟎𝝎6𝟏𝒑25

温度⾮等⽅性の起源<latexit sha1_base64="NBqNfRYKTFzLL4M6H7lB2+JlyiE=">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</latexit>

ドップラーシフトpy

py<latexit sha1_base64="NBqNfRYKTFzLL4M6H7lB2+JlyiE=">AAACZnichVG7SgNBFD1ZXzE+EhVRsAmGiFWYFUGxCtpY5mEeEEPYXSdxyb7Y3QRi8AcEW1NYKYiIn2HjD1jkDxTLCDYW3mwWRIN6h5k5c+aeO2dmZEtTHZexbkAYGR0bnwhOhqamZ2bDkbn5vGM2bIXnFFMz7aIsOVxTDZ5zVVfjRcvmki5rvCDX9/r7hSa3HdU0DtyWxcu6VDPUqqpILlFZq9KqRGIswbyIDgPRBzH4kTIjtzjEEUwoaEAHhwGXsAYJDrUSRDBYxJXRJs4mpHr7HKcIkbZBWZwyJGLrNNZoVfJZg9b9mo6nVugUjbpNyiji7IndsR57ZPfshX38Wqvt1eh7adEsD7TcqoTPlrPv/6p0ml0cf6n+9Oyiim3Pq0reLY/p30IZ6JsnnV52JxNvr7Fr9kr+r1iXPdANjOabcpPmmUuE6APEn889DPIbCZFwejOW3PW/IogVrGKd3nsLSewjhRydW8M5LtAJPAuzwqKwNEgVAr5mAd9CiH4C4m2K3A==</latexit>

⾼密度 px<latexit sha1_base64="3CwqAeOegt7Bd11MUzoE7QOx0yw=">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</latexit>

低密度<latexit sha1_base64="3CwqAeOegt7Bd11MUzoE7QOx0yw=">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</latexit>

px

平均速度

0

A

B

C

𝑻𝒙 < 𝑻𝒚 in 𝜵𝝆 > 𝟎
断熱圧縮+ ⾼エネルギー(𝑷𝒚 < 𝑷𝒙 )粒⼦の拡散D- -領域A,C 静⽌系
x−領域B静⽌系<latexit sha1_base64="JtZVMwUxIaWGzzkAWchy8W7SiJ4=">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</latexit><latexit<latexit sha1_base64="NBqNfRYKTFzLL4M6H7lB2+JlyiE=">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</latexit>py<latexit sha1_base64="3CwqAeOegt7Bd11MUzoE7QOx0yw=">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</latexit>px

𝑻𝒙 > 𝑻𝒚 in 𝜵𝜷𝒙 < 𝟎
領域A, Cからの⾼エネルギー(𝑷𝒚 < 𝑷𝒙 ) 粒⼦の逃⾛

下流の運動量空間の空間発展<latexit sha1_base64="NBqNfRYKTFzLL4M6H7lB2+JlyiE=">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</latexit>py<latexit sha1_base64="NBqNfRYKTFzLL4M6H7lB2+JlyiE=">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</latexit><latexit sha1_base64="3CwqAeOegt7Bd11MUzoE7QOx0yw=">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</latexit>

contor:<latexit sha1_base64="+BU6G7IsAuu1OsjXoZcJWzqwrCk=">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</latexit>R

dN/dp dpR
(dN/dp)/2⇡p dp<latexit sha1_base64="VLuvsS7kPyoJ26nxFMQH5WLUIF0=">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</latexit>

px<latexit sha1_base64="3CwqAeOegt7Bd11MUzoE7QOx0yw=">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</latexit>

0

B

px

x

A

B

C D

x
<latexit sha1_base64="JtZVMwUxIaWGzzkAWchy8W7SiJ4=">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</latexit><latexit<latexit sha1_base64="NBqNfRYKTFzLL4M6H7lB2+JlyiE=">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</latexit>py

ドップラーシフトApy<latexit sha1_base64="3CwqAeOegt7Bd11MUzoE7QOx0yw=">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</latexit>

C• 領域A, Cから逃⾛してきた⾼エネルギー粒⼦• ⾮対称性は、密度勾配を反映している。

px

下流で⽣成された温度⾮等⽅性からのワイベル不安定性
成⻑率<latexit sha1_base64="eA097E50Cwt+mKwG7GVx4O+WdZI=">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</latexit>

2 Tx
p
max =
3 3 mc2

✓

Ty
Tx

◆3/2
1
!pe

1 !pe
for kmax = p
3 c<latexit sha1_base64="uwSODmuozP86f5v00tEvxistTrM=">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</latexit>
sha1_base64="1tqRKu4qqxHI8AQAeehg2wQidig=">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</latexit>
sha1_base64="FDdGasI2qTFoUVBfrHMySaHmrpI=">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</latexit>
sha1_base64="rxj8tGsxKy9b+cvVXljw6eZkSKg=">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</latexit>(Yoon 2007)

温度⾮等⽅性の振動周期
tmax ⇠ a few ⇥ 102<latexit sha1_base64="hf4pLO5mBwtt7BVre8wZ4IUFXhM=">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</latexit>✓

Ty /Tx 1
0.05

tosc ⇠ 102 103 !pe1

◆ 3/2

!pe1

<latexit sha1_base64="H6MML3NaJzV36VKQbDpklyRH5MQ=">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</latexit>

磁場は成⻑しているはず。 ✏Bdwei ⇠ Ty /Tx<latexit sha1_base64="Q0Y0h6XWCUGOSIMSRf7f7iZvRMk=">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</latexit>✏B,pers ⇡ ✏B,dwei<latexit sha1_base64="Jga/K1olMTdz3kF5vyUyCEj7030=">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</latexit>

1 だとすると、(✏B,pers ⇠ 10 2 )<latexit sha1_base64="t+br+UJUKczfj3qYHvhp9TeEsTU=">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</latexit>

下流で⽣き残る⻑波⻑磁場で埋もれているか、
解析的な成⻑率が数値計算と異なっていて、まだ成⻑していない。

密度1次元プロファイル
上流

下流

⇢/⇢up

タイムスケール

3700  !p t  4000

上流の密度揺らぎが、衝撃波⾯で下流へ伝播する⾳波を⽣成!

x :速度(x成分)下流

x下流の密度揺らぎは、⾳波で⽣成されている。

Temperature Anisotropy
2000

2400

2800 3200
X 𝒄⁄𝝎𝒑3600
29

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること: ⾼密度Clump
上流静⽌系
上流

下流

𝒗𝒚
衝撃波⾯
上流の等⽅的な⾼密度な固まり(Clump)(上流静⽌系).

低温・等⽅的𝒗𝒙

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること: ⾼密度Clump
衝撃波静⽌系
上流

下流

衝撃波⾯
上流の⾼密度Clumpがローレンツ収縮によって、変形される。
(in 衝撃波静⽌系)

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること: ⾼密度Clump
衝撃波静⽌系
上流

下流

衝撃波⾯

⾼密度Clumpはさらに
衝撃波圧縮され、
⾮等⽅な密度構造になる。
速度分布が⾼温で等⽅的になる。

上流の⾼密度領域がローレンツ収縮によって、先⾏研究 ワイベル不安定性
変形される。
=> 磁場⽣成と同様※下流静⽌系

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること: ⾼密度Clump
衝撃波静⽌系
上流

下流

⾼密度Clumpが下流へ運ばれると共に、
⾼速で運動する粒⼦が、⾼密度Clumpから衝撃波
伝播⽅向へ逃げていく。

衝撃波⾯

⾼密度Clump はさらに、衝撃波圧縮され、上流の⾼密度Clumpが⾮等⽅な密度構造になる。
ローレンツ収縮によって、速度分布が⾼温で等⽅的になる。
変形される。
(in 衝撃波静⽌系)

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること: ⾼密度Clump
衝撃波静⽌系
上流

下流

その結果、
温度⾮等⽅性が下流の密度Clumpで現れる。
=>第2ワイベル不安定性

衝撃波⾯
上流のＣｌｕｍｐがローレンツ収縮によって、変形される。
※上流静⽌系(in 下流静⽌系)

Clump は、
衝撃波圧縮され、熱化される。
ワイベル不安定性※下流静⽌系=> 磁場⽣成※下流静⽌系

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること: ⾼密度Clump
衝撃波静⽌系
上流

下流

第1ワイベル不安定性
先⾏研究（in 衝撃波⾯付近）＋
本研究モデル 第2ワイベル不安定性(in 下流)⼀様媒質中の場合よりも、下流の広い放射領域で磁場が増幅される！

衝撃波⾯
上流のＣｌｕｍｐがローレンツ収縮によって、変形される。
※上流静⽌系(in 下流静⽌系)

Clump は、
衝撃波圧縮され、熱化される。
ワイベル不安定性※下流静⽌系=> 磁場⽣成※下流静⽌系

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること: ⾼密度Clump
下流静⽌系
上流

下流

⾮等⽅な密度構造が実際に、
温度⾮等⽅性と磁場を、⽣成するのだろうか？
↓
まず衝撃波下流域だけを2次元PICシミュレーションで調べてみた。

衝撃波⾯
上流のＣｌｕｍｐがローレンツ収縮によって、変形される。
(in 下流静⽌系)

Clump は、
衝撃波圧縮され、熱化される。
ワイベル不安定性=> 磁場⽣成シミュレーションセットアップ
2次元PICシミュレーションコード（PCANS公開コード）𝒇 𝒗• 背景磁場のない電⼦・陽電⼦プラズマ
B= 𝟎, 𝒏𝐞´ = 𝒏𝐞5• 𝒚⽅向の対向する２つのビーム
ドリフト速度𝒗𝐝 = ±𝟎. 𝟓𝒄,
熱速度𝒗𝐭𝐡 = ±𝟎. 𝟏𝒄

𝟏𝟐𝟎• 電⼦・陽電⼦の空間分布
𝒏 𝒙, 𝒚 = 𝒏𝟎𝒏 𝒙, 𝒚 = 𝒏𝟎 𝟏 + 𝟎. 𝟓 𝐬𝐢𝐧 𝟐𝝅𝒙⁄𝑳𝒙
⾮等⽅な密度構造−𝟎. 𝟓𝒄

𝟎. 𝟓𝒄

𝒗𝒚

𝒄
𝝎𝒑𝒆

𝒚

低
密
度

⾼
密
度
𝒙

𝟏𝟐𝟎

𝒄
𝝎𝒑𝒆

: ⾼密度領域
衝撃波静⽌系
上流

⾮⼀様媒質中を伝播する
相対論的衝撃波下流で期待されること
下流

第2サチュレーション時(𝒕~𝟏𝟎𝟐 𝝎6𝟏𝒑 )温度⾮等⽅性Ａ〜0.25
第1サチュレーション時

⾮⼀様な場合𝑻𝒚 ⁄𝑻𝒙 − 𝟏

𝑩𝟐 ⁄(𝟒𝝅𝒎𝒆 𝒏𝒆 𝒗𝒅𝟐 )⿊：⼀様分布
⾚：⾮⼀様分布（⾼密度領域）
⻘：⾮⼀様分布（低密度領域）

第１ワイベル不安定性

𝟏𝟎6𝟐

ApJ 2016

温度⾮等⽅性の時間発展 (𝝀 = 𝟐𝟒𝟎 𝒄⁄𝝎𝒑)

磁場エネルギー密度の時間発展

𝟏𝟎6𝟏

S. Tomita &Y. Ohira

第2ワイベル不安定性!
𝟏𝟎6𝟑
⼀様な場合
𝟏𝟎6𝟒

0

50

100

150
𝒕𝝎𝐩

200 250 300

101

102

𝒕𝝎𝐩

103

温度⾮等⽅性の起源
ローレンツ因⼦別に引いた温度⾮等⽅性の持つエネルギー⽐

1)mc2

1<

下流域のみ

12 <
15 <

15 <

 18

18 <
21 <
24 <
27 <
30 <
33 <
36 <

✏f = |Tx

Ty |/(

3

3< 6
6< 9
9 <  12

106

 15
 18

 21
 24

 27
 30

 33
 36
 39

ベキ指数~２
105

dN
d 104
103
102

1

+ :(温度⾮等⽅性)*0.3

10

1

100

1000

X 𝒄⁄𝝎𝒑

熱的から⾮熱的粒⼦に変わる粒⼦が、温度⾮等⽅性の持つエネルギーを⼀番多く担う?