4 2020 - 3 2024

Grant number：20K03276

Grant amount：\3120000 （ Direct Cost: \2400000 、 Indirect Cost：\720000 ）

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4 2017 - 3 2021

Grant number：17H02877

Grant amount：\18980000 （ Direct Cost: \14600000 、 Indirect Cost：\4380000 ）

これまでは、陽電子・電子系における相対論的衝撃波のシミュレーション研究によって、上流磁場の強度にかかわらず、普遍的に衝撃波面からの電磁波放射が起きることを明らかにしてきた。本年度においては、イオン・電子系における相対論的衝撃波の2次元PICシミュレーションによる研究を行った。
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これまでと同様に、複数の上流磁化強度における電磁波放射強度の違いについて調べた。その結果、陽電子・電子系と同じく普遍的に電磁波放射が起きることを確認できた。さらに、予想外な結果も得られた。イオン・電子系では高強度の電磁波放射が伝搬するに連れ、航跡場（wakefield）が励起される。この強い静電場によって電子がエネルギーを得ることで、陽電子・電子系よりもイオン電子質量比倍強い電磁波放射が励起されることが明らかになった。また、最も高強度に励起される磁化強度の条件も質量比によって違うことが明らかになった。本成果は多次元衝撃波において高強度の電磁波放射を示した世界初の例であり、その成果はThe Astrophysical Journal誌に速報として掲載された（Iwamoto et al., ApJL, 2019）。
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前年度行った世界初の3次元ワイベル不安定についてさらに複数のパラメタの下での磁場飽和強度についてまとめた。電流方向に卓越するキンク不安定との競合過程を議論し、相対論的な状況においてはキンク不安定による散逸に打ち勝って強い磁場を維持することが可能であることを議論した。本成果はThe Astrophysical Journal誌に掲載された（Takamoto et al., ApJ, 2019）。

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4 2016 - 3 2020

Grant number：16K00969

Grant amount：\3250000 （ Direct Cost: \2500000 、 Indirect Cost：\750000 ）

We have studied astronomy education in classes of schools, with using digital planetarium or planetarium software.
We first investigated programs for school students in several planetariums in Japan. We found that the Suginami Science Center had provided a special method with which students could make sketches of diurnal motion of astronomical objects in sky.
We then studied the effect of using Mitaka, developed by the NAOJ 4D2U project, in classes of the Milky Way galaxy in junior high schools. We found that the students were more interested in the Universe if they used Mitaka.

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4 2012 - 3 2016

Grant number：24540277

Grant amount：\4550000 （ Direct Cost: \3500000 、 Indirect Cost：\1050000 ）

We investigate formation of collisionless shocks and particle acceleration mechanism operating around those shocks with large-scale plasma particle simulations. We show that large amplitude electromagnetic waves with strong magnetic field fluctuations are generated in the upstream region of the shock, a part of plasma particles are accelerated to high energies around the shock front and form power-law like energy spectra, and this particle acceleration mechanism is a fast Fermi-type mechanism in which accelerated particles go back and forth around the shock front within the times of the order of their gyro periods. In addition, we study some numerical problems in plasma particle simulation method which can occur especially in simulations of particle acceleration in collisionless shocks.

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2010 - 2011

Grant number：22740164

Grant amount：\3120000 （ Direct Cost: \2400000 、 Indirect Cost：\720000 ）

By using large-scale plasma particle simulations, we study high-Mach number collisionless shocks in weakly magnetized electron-proton plasmas, which are frequently driven in a variety of astrophysical environment, such as supernova remnants. It is shown that the Weibel instability is driven in the shock transition region even in perpendicular shocks, and then, turbulent magnetic fields are generated by this instability in the transition region and the downstream region. It is also found that in quasi-parallel shocks a particle acceleration mechanism similar to the Fermi acceleration works and efficiently generates high-energy particles with a power-law energy spectrum.

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