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岩本 昌倫
大学院システム情報学研究科 システム情報学専攻
助教

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士（理学）, 東京大学
■ 研究キーワード
  • プラズマ
  • 高エネルギー天体
  • 宇宙線
  • 粒子加速
  • 無衝突衝撃波
  • レーザープラズマ相互作用
■ 研究分野
  • エネルギー / プラズマ科学 / 天体プラズマ
  • 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理に関する理論 / 高エネルギー宇宙物理

研究活動情報

■ 受賞
  • 2026年03月 スーパーコンピュータ「富岳」成果創出加速プログラム, 次世代研究者賞, 相対論的天体衝撃波からのコヒーレント電波放射の３次元運動論的シミュレーション

  • 2024年11月 地球電磁気・地球惑星圏学会, 大林奨励賞, 相対論的衝撃波におけるシンクロトロンメーザー放射と粒子加速に関する理論シミュレーション研究

■ 論文
  • Masanori Iwamoto, Kunihito Ioka
    2026年09月, Physical Review D, 114(6) (6), 063022
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Navin Sridhar, Emanuele Sobacchi, Lorenzo Sironi, Masanori Iwamoto, Daniel Grošelj, Brandon K. Russell
    2026年07月, Physical Review Letters, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • E. Sobacchi, Y. Lyubarsky, L. Sironi, M. Iwamoto
    2025年09月, Astronomy & Astrophysics
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Rei Nishiura, Shoma F. Kamijima, Masanori Iwamoto, Kunihito Ioka
    2025年03月, Physical Review D
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Emanuele Sobacchi, Masanori Iwamoto, Lorenzo Sironi, Tsvi Piran
    We study the propagation of electromagnetic waves in tenuous plasmas, where the wave frequency ω0 is much larger than the plasma frequency ωP. We show that in pair plasmas, nonlinear effects are weak for a0≪ω0/ωP, where a0 is the wave strength parameter. In electron-proton plasmas, a more restrictive condition must be satisfied, namely, either a0≪1/ωPτ0, where τ0 is the duration of the radiation pulse, or a0≪1. We derive the equations that govern the evolution of the pulse in the weakly nonlinear regime. Our results have important implications for the modeling of fast radio bursts. We argue that (i) millisecond duration bursts with a smooth profile must be produced in a proton-free environment, where nonlinear effects are weaker, and (ii) propagation through an electron-proton plasma near the source can imprint a submicrosecond variability on the burst profile. Published by the American Physical Society 2024
    2024年11月, Physical Review Research, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Emanuele Sobacchi, Masanori Iwamoto, Lorenzo Sironi, Tsvi Piran
    Fast radio bursts (FRBs) are bright extragalactic transients likely produced by magnetars. We study the propagation of FRBs in magnetar winds, assuming that the wind is strongly magnetized and composed of electron-positron pairs. We focused on the regime where the strength parameter of the radio wave, a0, is larger than unity and the wave frequency, ω0, is larger than the Larmor frequency in the background magnetic field, ωL. We show that strong radio waves with a0 > 1 are able to propagate when ω0 > a0ωL, as the plasma current is a linear function of the wave electric field. The dispersion relation is independent of the wave strength parameter when ω0 > a0ωL. Radio waves could instead be damped when ω0 < a0ωL, as a significant fraction of the wave energy is used to compress the plasma and amplify the background magnetic field. Our results suggest that FRBs should be produced at large distances from the magnetar (i.e., R > 1012 cm, where the condition ω0 > a0ωL is satisfied). Alternatively, the structure of the magnetar wind should be strongly modified during a flare to allow for the escape of FRBs produced at radii R < 1012 cm.
    EDP Sciences, 2024年10月, Astronomy & Astrophysics, 690, A332 - A332, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Masanori Iwamoto, Yosuke Matsumoto, Takanobu Amano, Shuichi Matsukiyo, Masahiro Hoshino
    American Physical Society (APS), 2024年01月, Physical Review Letters, 132(3) (3)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Masanori Iwamoto, Emanuele Sobacchi, Lorenzo Sironi
    2023年04月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Emanuele Sobacchi, Yuri Lyubarsky, Andrei Beloborodov, Lorenzo Sironi, Masanori Iwamoto
    Abstract Nonlinear effects are crucial for the propagation of fast radio bursts (FRBs) near the source. We study the filamentation of FRBs in the relativistic winds of magnetars, which are commonly invoked as the most natural FRB progenitors. As a result of filamentation, the particle number density and radiation intensity develop strong gradients along the direction of the wind magnetic field. A steady state is reached when the plasma pressure balances the ponderomotive force. In such a steady state, particles are confined in periodically spaced thin sheets, and electromagnetic waves propagate between them as in a waveguide. We show the following. (i) The dispersion relation resembles that in the initial homogeneous plasma, but the effective plasma frequency is determined by the separation of the sheets, not directly by the mean particle density. (ii) The contribution of relativistic magnetar winds to the dispersion measure of FRBs could be several orders of magnitude larger than previously thought. The dispersion measure of the wind depends on the properties of individual bursts (e.g., the luminosity) and therefore can change significantly among different bursts from repeating FRBs. (iii) Induced Compton scattering is suppressed because most of the radiation propagates in near-vacuum regions.
    American Astronomical Society, 2023年02月, The Astrophysical Journal Letters, 943(2) (2)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Shuichi Matsukiyo, Ryo Yamazaki, Taichi Morita, K. Tomita, Yasuhiro Kuramitsu, Takayoshi Sano, Shuta Tanaka, T. Takezaki, S. Isayama, T. Higuchi, H. Murakami, Y. Horie, N. Katsuki, R. Hatsuyama, M. Edamoto, H. Nishioka, M. Takagi, T. Kojima, S. Tomita, N. Ishizaka, S. Kakuchi, S. Sei, K. Sugiyama, K. Aihara, S. Kambayashi, M. Ota, S. Egashira, T. Izumi, T. Minami, Y. Nakagawa, K. Sakai, Masanori Iwamoto, Norimasa Ozaki, Youichi Sakawa
    American Physical Society ({APS}), 2022年08月, Physical Review E, 106(2) (2), 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Masanori Iwamoto, Takanobu Amano, Yosuke Matsumoto, Shuichi Matsukiyo, Masahiro Hoshino
    American Astronomical Society, 2022年01月, The Astrophysical Journal, 924(2) (2), 108 - 108
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Arianna Ligorini, Jacek Niemiec, Oleh Kobzar, Masanori Iwamoto, Artem Bohdan, Martin Pohl, Yosuke Matsumoto, Takanobu Amano, Shuichi Matsukiyo, Masahiro Hoshino
    ABSTRACT Particle acceleration and heating at mildly relativistic magnetized shocks in electron–ion plasma are investigated with unprecedentedly high-resolution 2D particle-in-cell simulations that include ion-scale shock rippling. Electrons are super-adiabatically heated at the shock, and most of the energy transfer from protons to electrons takes place at or downstream of the shock. We are the first to demonstrate that shock rippling is crucial for the energization of electrons at the shock. They remain well below equipartition with the protons. The downstream electron spectra are approximately thermal with a limited supra-thermal power-law component. Our results are discussed in the context of wakefield acceleration and the modelling of electromagnetic radiation from blazar cores.
    Oxford University Press ({OUP}), 2021年03月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 502(4) (4), 5065 - 5074, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Arianna Ligorini, Jacek Niemiec, Oleh Kobzar, Masanori Iwamoto, Artem Bohdan, Martin Pohl, Yosuke Matsumoto, Takanobu Amano, Shuichi Matsukiyo, Yodai Esaki, Masahiro Hoshino
    ABSTRACT Mildly relativistic shocks in magnetized electron–ion plasmas are investigated with 2D kinetic particle-in-cell simulations of unprecedentedly high resolution and large scale for conditions that may be found at internal shocks in blazar cores. Ion-scale effects cause corrugations along the shock surface whose properties somewhat depend on the configuration of the mean perpendicular magnetic field, that is either in or out of the simulation plane. We show that the synchrotron maser instability persists to operate in mildly relativistic shocks in agreement with theoretical predictions and produces coherent emission of upstream-propagating electromagnetic waves. Shock front ripples are excited in both mean-field configurations and they engender effective wave amplification. The interaction of these waves with upstream plasma generates electrostatic wakefields.
    Oxford University Press ({OUP}), 2021年01月, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 501(4) (4), 4837 - 4849, 英語
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Masanori Iwamoto, Takanobu Amano, Masahiro Hoshino, Yosuke Matsumoto, Jacek Niemiec, Arianna Ligorini, Oleh Kobzar, Martin Pohl
    American Astronomical Society, 2019年09月, The Astrophysical Journal, 883(2) (2)
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Takanobu Amano, Masanori Iwamoto, Yosuke Matsumoto, Masahiro Hoshino
    2019年, Springer Series in Chemical Physics, 119, 371 - 383
    [査読有り]
    論文集(書籍)内論文

  • Masanori Iwamoto, Takanobu Amano, Masahiro Hoshino, Yosuke Matsumoto
    2018年05月, The Astrophysical Journal
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

  • Masanori Iwamoto, Takanobu Amano, Masahiro Hoshino, Yosuke Matsumoto
    American Astronomical Society, 2017年05月, The Astrophysical Journal, 840(1) (1), 52 - 52
    [査読有り]
    研究論文（学術雑誌）

■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 超相対論的衝撃波における航跡場形成と重イオン加速
    松本 洋介, 岩本 昌倫
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 千葉大学, 2026年04月01日 - 2029年03月31日

  • 天体プラズマ中の高強度電磁波の伝搬過程に関する研究
    岩本 昌倫
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 若手研究, 神戸大学, 2026年04月01日 - 2029年03月31日

  • Intrinsic dynamics of collisionless shocks and nonthermal particle acceleration
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B)), Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B)), Osaka University, 2020年10月27日 - 2025年03月31日

  • 天体衝撃波における高強度コヒーレント放射についての数値的研究
    岩本 昌倫
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 九州大学, 2020年04月24日 - 2023年03月31日
    本研究の目的は、天体衝撃波からの高強度コヒーレント放射をプラズマ素過程に基づき解明することである。そのために無衝突プラズマの第一原理計算手法であるParticle-in-Cell法を駆使して天体衝撃波の環境を再現し、高強度コヒーレント放射を引き起こすシンクロトロンメーザー不安定及び高強度コヒーレント放射とプラズマとの非線形相互作用を調べている。この数値計算は膨大な数の粒子全てに対して運動方程式を解くため計算コストが極めて高くスーパーコンピュータの利用が不可欠だが、本研究は２０２１年度のHPCI若手課題として採択され、名古屋大学の「不老」を利用できたため、十分な計算資源を確保することができていた。今年度の研究成果は国際学会で招待講演をはじめ、様々な学会での発表しており、でさらには査読付き国際学術誌The Astrophysical Journalから出版されている。本年度はさらに「富岳」成果創出加速プログラム、「宇宙の構造形成と進化から惑星表層環境変動までの統一的描像の構築」に参加して富岳を利用することができた。世界一のスーパーコンピュータである富岳を利用することで、世界で初のイオン・電子系での３次元相対論的衝撃波計算を行うことができた。現在論文化に向けてこの数値計算の解析を行っている段階である。 また、今年度は９月からコロンビア大学のLorenzo Sironi助教のもとに長期滞在して、国際的な共同研究を行っている。Lorenzo Sironi氏は大規模数値計算・最先端の観測の両方にたいして高度な専門性をもっており、本研究で行っている数値計算に対して助言をもらうだけでなく、最新の観測結果への応用も議論している。

  • 相対論的無衝突衝撃波における航跡場加速の数値的研究
    岩本 昌倫
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費, 特別研究員奨励費, 東京大学, 2019年04月25日 - 2021年03月31日
    今年度は２次元系における電子・イオンプラズマ中の相対論的無衝突衝撃波の数値計算結果の解析を主に行った。その結果、電子・イオンプラズマではシンクロトロンメーザー不安定による電磁波放射の効率が電子・陽電子プラズマと比較して飛躍的に高まることを確認した。相対論的無衝突衝撃波におけるシンクロトロンメーザー放射は航跡場を励起するために必要不可欠な物理過程であり、航跡場加速の理解に大きく前進する重要な結果である。さらにこの解析により、イオン・電子ともに航跡場の影響受け、上流で電場に加速されて宇宙線のエネルギー分布に似た冪型のエネルギー分布を作ることも発見した。超高エネルギー宇宙線はほとんどがイオンであるため、イオンを加速できたことは特に重要な結果である。これらの成果は学会で発表するだけでなく、論文としてまとめ、査読付き国際学術雑誌The Astrophysical journal Lettersから出版されている。 また今年度は、カナダのアルバータ大学に約３ヶ月間長期滞在し、Richard Sydora教授と共同研究を行った。さらにこのカナダへの長期滞在に加え、より理論的考察を進めるために他の研究機関へ訪問し優れた研究者たちと議論を行った。一つはアメリカのコロンビア大学であり、Lorenzo Sironi助教のもとでセミナー発表をおこなった。さらにドイツのポツダム大学にも訪問し、Martin Pohl教授やJacek Niemiec教授と議論を行った。上述の論文は両氏との共同研究の成果でもあり、国際的にも研究を展開した。

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