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γ線パルサーにおける電場の発生、粒子加速モデル
山形大学理工学研究科 高田 順平 柴田 晋平 広谷 幸一(MPI) 研究会「CANGAROO望遠鏡によるガンマ線天文学の新展開」
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目次 Introduction Outer-gap model
Eloctrodynamical model (Hirotani & Shibata) 2-dimesional model Summary & Discussion
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γ-ray pulsar Crab Vela 1. Introduction *γ線パルサー 7 (電波パルサー 約1500) 電波 可視
*γ線パルサー 7 (電波パルサー 約1500) 電波 可視 X γ Crab Vela
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Global model for γ-ray pulsars
1. Introduction Global model for γ-ray pulsars
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パルサー磁気圏の粒子加速 Polar-Cap –電波 Outer-Gap Polar-CapとOuter-Gapの加速場の発生メカニズム
1. Introduction Polar-Cap –電波 (パルサーwindの粒子をつくる) Outer-Gap Polar-CapとOuter-Gapの加速場の発生メカニズム ⇔電荷密度がGoldreich-Julian電荷密度からずれた領域 - ヌル面 giant pulse ? (radio) +
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これからの観測 - O-G - P-G EGRET GLAST 1. Introduction Vela
0.1 1 0.001 Crab スピンダウン エネルギー/距離^2 EGRET GLAST 周期(s) これからの観測 1. Introduction +EGRET - O-G - P-G Vela A long standing issue Polar-Cap .Vs. Outer-Gap GLASTと地上チェレンコフ望遠鏡にる10GeV以上の観測 スペクトルが1GeV以上で正確に -high energy cut off Light curveが正確になる -放射領域のgeometry ミリ秒パルサーからのγ線放射 (特に最速パルサーB )
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Cheng,Ho&Ruderman(1986) 2. Outer-gap model *ヌル面からのびる薄いouter-gap
*Gap内での対生成によってGJ電流 を作り、γ線を放射 *3次元幾何学を考慮にいれてパルスshapeを説明(Yadigaroglu&Romani 1995) *位相毎のスペクトルを計算 加速電場を解いていない 矛盾なく加速電場、対生成を結びつけ outer-gapの構造を解く
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Light curve of γ-ray Yadigaroglu&Romani(1995) CHR的な幾何学
5.Outer-gap model Light curve of γ-ray Yadigaroglu&Romani(1995) CHR的な幾何学 各photonのaberration ,photon間のtime delay Outer-Gapは自然に一周期のdouble peak構造を再現 観測者の回転軸からの傾き (Cheng, et al 2000)
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Hirotani&Shibataの計算(1999)
3. Electrodynamical model Hirotani&Shibataの計算(1999) (加速電場を解くモデル) + ヌル面 磁力線に沿った一次元モデル ポアソン方程式 粒子の連続の式 光子の連続の式 + 0 -
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3. Electrodynamical model
gamma-ray spectrum 問題点
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2次元Outer-Gapモデル Hirotani&Shibataの計算を2次元に拡張 4. 2次元モデル *2次元でγ線、対生成
の軌跡を追う *対生成が起きる位置は一様乱数を振って決める γ-ray 対生成の平均自由工程 が一様 ヌル面 Co-rotational magnetosphere Light cylinder X線
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4. 2次元モデル Height 電場の相対分布 ヌル面 0.5
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Inner boundary of Outer-gap
4. 2次元モデル *ポアソン方程式 *電流保存 ○ × 0
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5. Summary & Discussion Summary&Discussion
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Summary & Discussion
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Polar-cap acceleration
2. Polar-cap & outer-gap Charge-limited flow (Arons&Sharlemann,1979) パルサー表面から流出するfree electron (Shibata, S 1997) 発生した電場を閉じるためには電子と陽電子のpairが必要
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Particle simulation for pulsar-magnetosphere
2. Outer-gap model Particle simulation for pulsar-magnetosphere Smith, Michel,Thacker 2001 *真空状態から始めて、最終的 なプラズマの分布 (no-pair creation) - *プラズマで埋まっている領域 *プラズマが欠乏している所 + Outer-Gap!! Outer-Gap内部の構造を数値計算で解く
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+EGRET - O-G - P-G Vela
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