초록 ▼

□ 연구개요
은하단이 충돌할 때 발생하는 충격파의 수치학적 모델을 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 연구하고자 한다. 본 연구의 목적은 고온 은하단 입자와 은하간 자기장의 상호 작용을 조사하고, 은하단의 충돌에 의해 발생한 충격파에서 우주선 입자가 도달할 수 있는 최대의 에너지를 결정하는 것이다. 그리고 은하단 충격파가 우주선(cosmic ray) 스펙트럼에 어떻게 기여를 하는지, 이러한 입자를 통해서 충격파에서 얼마나 많은 운동 에너지가 손실되는지, 자기장의 세기와 충격파의 조건이 어떤 영향을 미치는지 판단하고자 한다. 또한, 일

□ 연구개요
은하단이 충돌할 때 발생하는 충격파의 수치학적 모델을 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 연구하고자 한다. 본 연구의 목적은 고온 은하단 입자와 은하간 자기장의 상호 작용을 조사하고, 은하단의 충돌에 의해 발생한 충격파에서 우주선 입자가 도달할 수 있는 최대의 에너지를 결정하는 것이다. 그리고 은하단 충격파가 우주선(cosmic ray) 스펙트럼에 어떻게 기여를 하는지, 이러한 입자를 통해서 충격파에서 얼마나 많은 운동 에너지가 손실되는지, 자기장의 세기와 충격파의 조건이 어떤 영향을 미치는지 판단하고자 한다. 또한, 일반적으로 고온 입자와 충격 사이의 상호작용 전반에 대해 더 잘 이해하고자 한다. 특히 은하단의 낮은 마하수를 갖는 충격파에 초점을 맞추어, 이런 시뮬레이션을 수행하는데 필요한 수치 도구의 개발을 계속하는 데도 본 연구의 목적이 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 2018: I performed a parameter study of small-scale 2-D simulations of low-Mach, high-beta shocks. The results appeared to confirm those results that had been obtained previously with the PIC method. I also performed alarge-scale, 3-D simulations of a high-Mach shock for comparison with previously published 2-D results.
(2) 2019: I completed and published the analysis of the 3-D, high-Mach shock simulation. The results show that 2-D models suffice to determine the morphology of the thermal plasma but tend to overestimate the cosmic-ray acceleration process. I also performed a series of large-scale simulations of low-Mach, high-beta shocks and analyzed the results. My results show that these shocks can accelerate cosmic rays but that the PIC models tend tooverestimate the efficiency of the acceleration process. This is due to thesmall physical volume used in PIC simulations because of their high computational cost. These results have been submitted for publication.

□ 연구개발결과의 중요성
관측되는 우주선 스펙트럼이 개개의 방출원으로부터 얼마만큼 기여되며, 그 성분이 무엇인지를 결정하는 것은 우주선 연구 분야에서는 도전적인 과제이다. 지금까지 자세히 연구되지 않았던 은하단에서 충격파로부터의 입자 가속을 연구함으로써, 이연구 분야에 주요 공헌을 할 수 있을 것으로 기대한다. 더욱이, 과거의 연구가 주로 높은 음속 마하수의 충격파에 초점을 맞추었기 때문에, 은하단 충격파와 같은 낮은 음속 마하수의 충격파에서 입자 가속에 대한 지식은 현재로서는 매우 부족하다. 그렇기 때문에, 본 연구는 낮은 음속 마하수의 충격파를 포함한 충격파에서 물리 과정에 대한 전반적인 이해를 더할 수 있는 기회를 제공할 것이다. 마지막으로, 이 연구를 통해 PIC-MHD 시뮬레이션을 수행하는 데 필요한 코드를 계속해서 향상할수 있을 것이며, 이 코드는 천문학의 다른 연구에도 응용될 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• Background ... 4
• Two- vs. three-dimensional models ... 5
• Low-Mach, high-beta shocks ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 9