宇宙物理学：高速で自転する重力崩壊型の超新星における大規模なダイナモと磁気乱流

磁気流体力学的乱流は、多くの高エネルギー宇宙物理学的な系で重要であり、そこでは不安定性によって非常に短い時間スケールで局所磁場が増幅され得る。具体的には、マグネター程度の強度の磁場（10¹⁵ガウス以上）の成長機構や、自転する大質量星の爆発にエネルギーを供給する機構として、磁気回転不安定性とダイナモ作用が提案されている。そうした星は、Ic-bl型極超新星の候補となる前駆天体であり、これには長時間持続するγ線バーストに関連する超新星全てが含まれる。磁気回転不安定性は、三次元の局所的な高解像度の剪断箱シミュレーションや大域的な二次元シミュレーションによって研究されてきたが、この不安定性によって引き起こされる乱流が、大規模で秩序立った力学的に関連した磁場の形成をもたらし得るかどうかは明らかになっていない。本論文では、大域的で三次元の一般相対論的な磁気流体力学的乱流シミュレーションの結果について報告する。我々は、高速で自転する原始中性子星における磁気流体力学的乱流によって、エネルギーの逆カスケードが生じることを示す。我々は、磁気回転によって生じる双極アウトフローの形成と矛盾しない、大規模で秩序立ったトロイダル磁場を発見した。今回の結果は、高速に自転する大質量星が、Ic-bl型超新星および長時間持続するγ線バーストの両方の前駆天体として妥当であり、マグネターの形成に対する現実的な機構を与えることを示す。さらに今回の発見は、マグネターに駆動される超高輝度超新星の背後には、高速に自転する大質量星がある可能性を示唆している。

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