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　　準垂直衝撃波における 　　電子加速の観測的研究

　　準垂直衝撃波における 　　電子加速の観測的研究. 岡　光夫 1 、寺沢敏夫 2 、 GEOTAIL チーム 京大花山天文台 東大・地惑. 衝撃波における電子加速. 電子加速が期待される衝撃波 ： ・地球バウショック ・惑星間空間衝撃波 ・太陽フレアに伴う衝撃波 ・太陽圏終端衝撃波 ・超新星残骸における衝撃波 など. ISEE 観測. Gosling et al., 1989. 本研究の目的. いつ、どこで、どのように、電子が加速　　されるのか？ 観測的研究：　熱的成分の振る舞いで　　　 　　　　「精一杯」だった

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　　準垂直衝撃波における 　　電子加速の観測的研究

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  1. 　　準垂直衝撃波における　　電子加速の観測的研究　　準垂直衝撃波における　　電子加速の観測的研究 岡　光夫1、寺沢敏夫2、 GEOTAILチーム 京大花山天文台 東大・地惑

  2. 衝撃波における電子加速 電子加速が期待される衝撃波： ・地球バウショック ・惑星間空間衝撃波 ・太陽フレアに伴う衝撃波 ・太陽圏終端衝撃波 ・超新星残骸における衝撃波 など ISEE観測 Gosling et al., 1989

  3. 本研究の目的 • いつ、どこで、どのように、電子が加速　　されるのか？ • 観測的研究：　熱的成分の振る舞いで　　　 　　　　「精一杯」だった • 数値計算研究：リソースの制限が今もある • そこでGeotailの高感度粒子計測器LEPを用いることで電子加速の実態と本質を　　明らかにする

  4. 統計解析 • 78 ‘clean’ quasi-perp shock crossings • From Jan 1995 – July 1997

  5. ホイッスラー臨界マッハ数 V1 Vphase Kennel, 1985; Krasnoselskikh et al., 2002

  6. 　磁場擾乱の強度 ホイッスラー周波数帯 をバンドパスフィルター

  7. エネルギースペクトル • f(E)∝E-Gexp(-E/E0) • LEP12sec • 遷移層でもっとも フラックスが高い ところでスペクトルを取る • 非熱的成分のみをフィッティング

  8. ベキ指数Γ

  9. 考察 • 超臨界の場合と亜臨界の場合で加速機構が違うかもしれない • 亜臨界の場合：衝撃波統計加速？ • 超臨界の場合：より効率のよい機構？ →　イベント解析

  10. 亜臨界の例 • 1995年2月11日 • ４つのチェックポイント • 上流に粒子はあるか • それらは散乱されているか • 散乱可能な波はあるか • ベキ型のスペクトルか

  11. Point 1 February 11, 1995 MA~6.8, Bn~68° Upstream Particles ?

  12. Point 2 Sunward (away from the shock front ) Pitch Angle Scattering ? Anti-Sunward (toward the shock front)

  13. Point 3 Whistler waves capableof Scattering ? • Nearly Parallel Propagation (qkB~20-40dgr) • Propagating away from the shock front • Resonance condition satisfied

  14. Point 4 Power-law Energy Spectrum f (E) ∝ E -  obs=4.3±0.1 much softer than what was predicted by DSA N1=21/cc, N2=52/cc compression ratio r = 2.51 standard = 2.5 But it was shown to be explained by the DSA with free-escape boundary condition. モデルとの不一致については後述

  15. 超臨界の例 • 1996年7月1日 • MA~14, qBn~86 dgr • 加速機構の候補 • ドリフト加速 • リップル加速 • １次の統計加速 • ２次の統計加速 • サーフィン加速

  16. 超臨界の例 • 1996年7月1日 • MA~14, qBn~86 dgr • 加速機構の候補 • ドリフト加速 • リップル加速 • １次の統計加速 • ２次の統計加速 • サーフィン加速

  17. まとめ • ホイッスラー臨界マッハ数の存在を　　　　観測的に確認した。 • それによって電子のふるまいが大きく　　変わることが分かった。 • 亜臨界のイベントの１つはＤＳＡで説明　　できた。 • 超臨界のイベントの１つはサーフィン加速ならば矛盾がない。

  18. 補足

  19. Not consistent To each other 観測されたベキ指数について f (E) ∝ E -  obs=4.3±0.1 N1=21/cc, N2=52/cc compression ratio r = 2.51 standard = 2.5

  20. SHOCK 標準モデル • 無限の領域で擾乱を積分 • 粒子は必ずどこかで散乱される • 散乱過程をより現実的になるよう、　　　　再評価するべき - ∞ + ∞

  21. 粒子データによる評価 (一様な拡散係数を仮定) 磁場データによる評価 (非一様な拡散係数を仮定) 散乱強度の再評価 → 拡散係数  粒子データ 磁場データ

  22. Rough estimate:  ~ 100-1000 拡散係数の測定 粒子データ 磁場データ

  23. SHOCK FEB モデル (free escape boudary) • 有限の領域で擾乱を積分 • 「加速領域」の外側では散乱されない x=L2 x=L1

  24. Estimated Vshock=250km/s Duration > 60 sec observed L1 L1 FEB モデル, 1 • FEB,1を観測された　パラメータとフリーパラメータL1により算出 • パラメータ (Bn, の観測的不定性が 大きいが、 • 観測されたL1ではFEB,1が小さくなって しまう。 G

  25. FEB モデル, 2 • FEB,2 is をショック面での異方性から算出 • 観測された異方性では FEB,2はやはり小さく なってしまう。

  26. SHOCK 非一様な拡散係数を用いた FEBモデル（NUD） • 指数関数的なプロファイルを持つ拡散係数を導入する • ショック面から遠ざかるほど拡散は弱くなる - ∞ + ∞

  27. 非一様な拡散係数を用いた FEBモデル（NUD） • 観測された には大きな不定性があるので決定的ではないがx • 少なくともDSAの範疇において矛盾なし

  28. まとめ • 11 February 1995の電子加速イベントは、 • 観測データの不定性が大きいものの、 • 空間的に非一様な拡散係数を用いれば、 • DSAによる説明に矛盾がないことが分かった。

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