| 초록 |
연구개발목표 및 내용 최종 목표 초고에너지 우주선의 기원이 아직 정확히 밝혀지지 않은 가운데, 전파 은하의 상대론적 제트는 고에너지 입자를 충분히 가속 시킬 수 있을 것으로 제안되고 있다. 본 연구에서는 새로 개발한 상대론적 유체역학 (Relativistic hydrodynamics, RHD) 코드를 사용하여 시뮬레이션한 상 대론적 제트를 이용하여 제트 흐름에서 발생하는 충격파와 전단층, 난 류의 특성을 알아보고, 입자의 가속 모형을 적용하여 제트가 만들어내 는 고에너지 입자의 에너지스펙트럼을 정량적으로 계산하고자 한다. 이러한 수치계산의 결과를 통해 전파은하의 상대론적 제트가 초고에너지 우주선의 생성에 기여할 것인지를 정량적으로 고찰하고자 한다. 전체 내용 1년 차: 정밀한 RHD 코드의 개발, 상대론적 제트의 물리량에 따른 형 태 연구, 고에너지 입자의 가속과 연관된 구조인 충격파와 전단층 및 난류의 통계분석 등이 주된 연구내용이다. ▶ 높은 차수의 내삽을 이용한 RHD 코드의 개발 ▶ 다양한 제트 물리량에 따른 제트 구조의 변화 연구 ▶ 비선형 구조 (충격파, 전단층 및 난류)의 통계분석 2년 차: 정밀한 RHD 시뮬레이션을 통해 얻어진 상대론적인 제트 구조 에 몬테-카를로 방식을 통해 직접 입자를 가속시켜, 상대론적 제트에 서의 입자 가속과정에 대해 연구하였고, 이를 통해 만들어지는 초고에 너지 우주선의 에너지스펙트럼을 정량적으로 구하였다. ▶ 우주선 수송 시뮬레이션 코드 개발 ▶ 고에너지 입자의 가속과정 연구 ▶ 초고에너지 우주선의 에너지 스펙트럼의 제트의 파라미터 의존성 연구 연구개발성과 ▶ 새로운 정밀하고 실제적인 RHD 코드의 개발 (SCI 논문 게재) ▶ 상대론적 제트의 물리량에 따른 형태학적 특성과 제트에서 형성되는 충격파, 난 류, 전단층의 물리적 특성 제시 (SCI 논문 게재) ▶ 상대론적 제트에서 우세하게 발생하는 입자가속 메커니즘과, 가속된 입자의 에너 지 스펙트럼과 제트의 파라미터에 따른 경향성 제시 (논문 작성 중) 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ▶ 새로운 RHD 코드의 활용: 새로 개발된 RHD 코드는 높은 정밀도로 인해 비선형적 인 구조를 잘 형성하며, 이로 인해 제트는 감속될 수 있다. 이러한 감속이 중요한 역 할을 하는 FR-I타입의 제트는 기존 연구에 사용되는 코드의 한계로 인해 시뮬레이션 을 통한 연구가 잘 되어있지 않았다. 하지만 본 코드를 통해 이러한 연구에 적용할 수 있다. 또한, 다양한 상대론적 유체를 다루는 문제에도 적용이 가능하다. ▶ 제트에서 가속되어지는 입자의 스펙트럼은 간단한 모델링에 의해 제시되었으나, 본 연구를 통하여 입자가 가속되는 과정을 직접 추적하여 가속된 입자의 스펙트럼을 얻었으며, 이는 기존 연구의 모델링이 얼마나 유효한지를 검증함과 동시에, 관측되는 초고에너지 우주선의 스펙트럼의 설명에 주요한 역할을 할 것이다. ▶ 관측 장비의 발달으로 우주선, 중성미자 및 중력파 관측으로 우주를 연구하는 다 중신호천문학의 시대가 열렸다. 본연구의 결과는 Telescope Array(TA),The Pierre Auger Observatory(PAO)에서 관측한 초고에너지 우주선의 관측 데이터를 이론적으로 설명하는 데에 기여할 것이며, Korean VLBI Network(KVN)와 같은 전파망원경으로 관측하는 AGN의 전파제트의 관측 데이터를 이해하는데 기여할 것이다. 또한 AGN 제트에 의해 생성될 것으로 추정되는 중성미자의 Flux를 계산하여, 향후 Korean Neutrino Observatory(KNO)을 활용한 우주 중성미자의기원에 관한 연구에도 기여할 수 있다 (출처 : 요약문 2p) |
