ガンマ線バーストジェットの開き角 水田 晃(KEK) 井岡邦仁 (KEK) θj~CxΓ0-1 (C~1/5) ?

Slides:



Advertisements
Similar presentations
ジェット形成機構と粒子加速 機構 最近の話題 2012年9月6-7日 国立天文台 「巨大ブラックホールからの噴出流」研究会 高原文郎 ( 阪大理宇宙地球 )
Advertisements

esc/images/journal200404/index.html How the OFES (OGCM for the Earth Simulator) simulates the climatological state of the.
長倉 洋樹 (早稲 田) 2010 年 3 月 1-3 大阪市 大 大質量星重力崩壊に付随する Black Hole 形成と GRB.
Localized hole on Carbon acceptors in an n-type doped quantum wire. Toshiyuki Ihara ’05 11/29 For Akiyama Group members 11/29 this second version (latest)
乱れた磁場中を運動する 相対論的粒子からの放射 宇宙進化グループ 寺木悠人. 目次 1、本研究のモチベーション 2、モデルと定式化 3、計算結果 4、議論 5、まとめ.
YohkohからSolar-Bに向けての粒子加速
ニュートン重力理論における ブラックホール形成のシミュレーション
共生型新星 PU Vul の 複合的な光度曲線モデル
(Fri) Astrophysics Laboratory MATSUO Kei
衝撃波によって星形成が誘発される場合に 原始星の進化が受ける影響
Chapter 4 Analytical Radiative Transferの1
木村 匡志 極限ブラックホール近傍の 高速粒子衝突における “バックリアクション“の影響について (YITP 元OCU)
Determination of the number of light neutrino species
solar wind Tp < - - - - -
相対論的輻射流体力学における 速度依存変動エディントン因子 Velocity-Dependent Eddington Factor in Relativistic Photohydrodynamics 福江 純@大阪教育大学.
SHIGENOBU HIROSE AND JULIAN H. KROLIK
シリカガラスの分子動力学シミュレーション
Report from Tsukuba Group (From Galaxies to LSS)
降着円盤からの 相対論的輻射流体風 Relativistic Radiation Hydrodynamical Winds from Accretion Disks with Velocity-Dependent Eddington Factor Plane-Parallel Case 福江 純、秋月千鶴@大阪教育大学.
HOWPolの偏光キャリブレーションと GRB残光の可視偏光観測
GRB 観測 相対論的 Jet の内側を探る 金沢大学 米徳 大輔、村上敏夫 今日のトピックは Inverse Compton
相対論的衝撃波での粒子加速 プラズマの不安定性による磁場の生成と粒子加速について 国立天文台 加藤恒彦.
原子核物理学 第4講 原子核の液滴模型.
速度勾配依存 変動エディントン因子 Velocity-Gradient-Dependent Relativistic Variable Eddington Factor Plane-Parallel Case 福江 純@大阪教育大学.
ガンマ線バーストジェット内部における輻射輸送計算
γコンバージョン事象を用いた ATLAS内部飛跡検出器の物質量評価
光子モンテカルロシミュレーション 波戸、平山 (KEK), A.F.Bielajew (UM)
Photometric properties of Lyα emitters at z = 4
ブラックホール周辺の 磁場構造について 大阪市立大学 孝森 洋介 共同研究者 石原秀樹,木村匡志,中尾憲一(阪市大),柳哲文(京大基研)
GCM, 衛星データにおける雲・放射場 ーGCMにおけるパラメタリゼーションの問題点のより明確な把握へー
銀河風による矮小銀河からの質量流出とダークマターハロー中心質量密度分布
磯部洋明 京都大学花山天文台 波動加熱勉強会 2004年2月23日
超高エネルギー宇宙線の起源: GRBアウトフローにおける元素合成
白鳥座ループのシェルの観測 + Non-thermal SNR G
(GAmma-ray burst Polarimeter : GAP)
Azimuthal distribution (方位角分布)
燃焼の流体力学 4/22 燃焼の熱力学 5/13 燃焼流れの数値解析 5/22
原子核物理学 第2講 原子核の電荷密度分布.
Relativistic Simulations and Numerical Cherenkov
光子モンテカルロシミュレーション 光子の基礎的な相互作用 対生成 コンプトン散乱 光電効果 レイリー散乱 相対的重要性
G. Hanson et al. Phys. Rev. Lett. 35 (1975) 1609
論文紹介 Type IIn supernovae at redshift Z ≒ 2 from archival data (Cooke et al. 2009) 九州大学  坂根 悠介.
グループ発表 天体核研究室 「低光度ガンマ線バーストの起源」 D2 当真賢二 「宇宙ひもを重力レンズで探る」 D3 須山輝明
フレアの非熱的成分とサイズ依存性    D1 政田洋平      速報@太陽雑誌会(10/24).
FermiによるGRB観測を受けて CTAに期待すること
2. 浮上磁場とリコネクション 様々な太陽のジェット現象 -----宮越 2. 対流現象を粒子で追いかける -----野澤
超新星爆発におけるp核の合成 ~重力崩壊型超新星の場合~
ガンマ線連星 LS I 放射モデル 2009/12/14 永江 修(広島大学).
重要な効果 ブラックホールや中性子星(パルサー)磁気圏 銀河団スケールの加速(L×Bが大きい) 1020 eV以上
円柱座標系の基底関数系を用いたSCF法による 円盤銀河のシミュレーション
重力崩壊型超新星における 磁気回転不安定(MRI)
シミュレーションサマースクール課題 降着円盤とジェット
宇宙の初期構造の起源と 銀河間物質の再イオン化
電子モンテカルロシミレーション 相互作用 近似 輸送方法 Last modified
大阪市立大学 宇宙物理(重力)研究室 D2 孝森 洋介
ガンマ線バーストジェットの開き角 水田 晃(KEK) 井岡邦仁 (KEK) θj~CxΓ0-1 (C~1/5)
ガンマ線偏光観測で探る ガンマ線バーストの放射メカニズム 米徳大輔(金沢大) 村上敏夫、森原良行、坂下智徳、高橋拓也(金沢大)
堆積炭塵爆発に対する大規模連成数値解析 研究背景 研究目的 計算対象および初期条件 燃焼波の様子(二次元解析) 今後の予定
Mixed Morphology (MM) SNR が予感するSNR研究の新展開
MOIRCSサイエンスゼミ 銀河団銀河のMorphology-Density Relation
パルサーの ポーラーキャップモデル 柴田 晋平 山形大学・理学部.
大規模シミュレーションで見る宇宙初期から現在に至る星形成史の変遷
Preflare Features in Radios and in Hard X-Rays
LMXB の統一描像 NS-LMXB の簡単な描像
宇宙線もつくる。  (超高速の粒子) 藤原紀香が日記を書いた 定家 そこを「あすか」 でみたら.
γ線パルサーにおける電場の発生、粒子加速モデル
(Pop I+II連星起源と) 初代星連星起源 ロングガンマ線バースト
GRBから期待される ガンマ線光度曲線 浅野勝晃(東工大).
磁場マップstudy 1.
連星 Gold Mine を用いたDECIGO精密宇宙論
Presentation transcript:

ガンマ線バーストジェットの開き角 水田 晃(KEK) 井岡邦仁 (KEK) θj~CxΓ0-1 (C~1/5) ? 国立天文台CFCAユーザーズミーティング @国立天文台 11.12.12

ジェットの開き角分布 典型的には数度 20度以上のものもある Fong et al. (2012) 残光のジェットブレイクの時刻からの見積り Sari et al.(1999) t;時間,n 星周物質の数密度, E_iso 等方な場合の爆発エネルギー Fong et al. (2012)

ジェットの開き角はどのように決まるか? Naive expectation Our model relativistic beaming effect Γ0 ~θ0 -1 Γ0 ~θ0 -1 High density stellar envelopes コラプサーからのGRBジェットは親星外層との相互作用でジェットに 構造ができる。ジェットブレイクアウト前ではジェットは十分な 熱エネルギーを持っていてもあまり加速されない (Γ~O(10)). Numerical simulations by Zhang et al.,Mizuta et al., Lazzati et al., Nagakura et al. Analytic work by  Bromberg et al. (2011) How about after shock break ?

ρ p Γ 高解像度ジェットシミュレーション (2D 軸対称) progenitor surface jet break 時にジェット、コクーンを 高解像度で捕獲 (ΔzminΔr min=107cm / ΔzminΔr min=5x106cm) Ej=5x1050erg/s, r=8x107cm h0Γ0=Γ∞=533 Γ0=2.5, 5, 10 Progenitor : Woosley & Heger(2006) M~14Msun, R*=4x1010cm progenitor surface p Γ Elongated:Aspect ratio is not correct

Why is high resolution necessary ? エンタルピー>=1 hΓ (=const along stream line, steady state : 相対論的ベルヌーイの定理) hΓ がジェット先端まで保存している。 Along jet axis 数値拡散による baryon loading (from stellar envelopes)

Why is high resolution necessary ? Collimation shock thin layer Γ0=20 ambient gas Γ0=10 Γ0=5 θ0=1/Γ0 Bromberg, Levinson (2009)

Γ0=5 mass density Lorentz factor

Γ0=5 mass density Lorentz factor

Γ0=2.5 mass density Lorentz factor θ0~1/Γ0 is larger than that of Γ0=5.0. As the radius of the jet increases, the momentum flux to push the stellar envelopes drops.

Cocoon confinement (jet breakout 前) pressure Γ0 θ0~1/Γ0 Γ0=5 Γ0=2.5 jet injection 初期に開き角を持ったジェットは collimation shock まで加速、collimation shock を通過後ほぼ円筒状となる。 円筒状ジェット内部には斜め衝撃波が繰り返し現れる。 Bromberg + (2011) collimation shock + jet: 円筒状 (Γ~Γ0) See also Komissarov & Falle 1998

Probe particles xnew=xold+vr,zxΔt xnew=xold+vr,zxΔt cocoon ρ ρ t=2.3s ρ t=4.6s cocoon 0.01s 毎に32 個のテスト粒子を注入。 流体素片の Lagrange motion の追跡が可能に。 xnew=xold+vr,zxΔt xnew=xold+vr,zxΔt particle trace

テスト粒子の軌跡 (32 粒子 t=5 s に注入) 最も外側の粒子で 開き角を定義する θj 直線的な軌跡 (自由膨張) 親星表面

10s after shock break θj~Γ0-1 x1/5 開き角の時間進化 ジェットブレイクアウト

p コクーン内部の圧力構造 Pc~ const Γ~Γ0 Pc~ r-2 at break acceleration Γ~5xΓ0 Cocoon confinement Pc~ r-4 after reak Stellar surfacde p

ジェットの開き角分布 θj=1/5Γ0<0.2 rad~10grees (t_d>2s)) (t_d<2s)) 光度一定、一様ジェットモデルでは 大きな開き角のジェットを再現できない ==>Structured jet ? Fong et al. (2012)

まとめ ●コラプサーからのGRBジェットの高解像度流体シミュレーション を行った  を行った – low numerical baryon loading ●jet breakout 直前にジェットが加速する。親星表面での密度構造 が exponential dropの Lorentz factor increases to about 5xΓ0 at the jet breakout. ●ジェットの開き角は jet breakout 後少なくとも数秒間は θj~CxΓ0-1 (C~1/5) ●今回考えたような一様ジェットでは大きい開き角のジェットは 再現しにくい   =>Structured jet ? – high Γ + low Γ

Numerical simulations of GRB jet from Collapsar θ0=10degrees 100s injection θ0=10degrees 30s injection Dissipated region Bullet free expandion Γ Γ Collapsar からのGRB Jet のシミュレーション 複雑な構造をしたジェット先端        + 自由膨張をする部分 Lazzati et al. (2009)

解析解 Bromberg 2011との比較 (4) 周りの密度ρaが z の関数の場合数値的に求める ジェット先端の位置 Collimation shock が閉じる位置 Collimation shock の最大の半径   〜 collimation shock 後のジェット半径

ジェットの開き角(高解像度) 爆発後数秒~10秒程度は θj~Γ0-1 x1/5

GRB associate with supernova ? GRB 120422A/SN 2012bz(Ic型) (Zhang+, Melandri+2012,Levesque+2012) z=0.283, E_iso~4.5x1049erg, T90~5s Wide jet==> Short ,low-luminosity GRB associate with supernova ? Zhang+2012

rs=zq0 とすると、 z=z* : ジェットとコクーンの相互作用が始まり、 Collimation shock が初めて生じる z 内部衝撃波が再び軸にぶつかる z は rs=0 を解いて rs=zq0 とすると、 z=z* : ジェットとコクーンの相互作用が始まり、 Collimation shock が初めて生じる z R*: injection 半径 を課すと ジェット自身の横方向の膨張が無視できる条件: “sufficiently fast jet” z*<<A-1, R*<<A-1ならば z= でrs はピークを持ち、それ以降は shocked gas は軸に平行流に