超大規模計算と超高精度観測で解き明かすブラックホールジェットの駆動機構と多様性

通过超大规模计算和超高精度观测揭示黑洞喷流的驱动机制和多样性

基本信息

批准号：
21H04488
负责人：
大須賀健
金额：
$ 26.04万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ブラックホール降着円盤と、そこから噴出するジェットの一般相対論的輻射磁気流体力学シミュレーションを実施した。ここでは、多様なブラックホール天体のうち、特に光度の大きな天体をターゲットとしている。ブラックホールのスピンパラメータを変えたシミュレーションを実行した結果、スピンパラメータが大きいほどエネルギー変換効率が高いという結果を得た。特に、ポインティングフラックスによるエネルギー放出が、ブラックホールスピンに強く依存することがわかった。無回転ブラックホールの場合、降着円盤は主に輻射でエネルギーを失うが、高速回転するブラックホールの場合、ポインティングフラックスによるエネルギー放出が、輻射によるエネルギー放出を超える。これはブランドフォード・ナエック機構によって、ブラックホールの回転エネルギーが磁場を介して引き抜かれているためと解釈できる。ブランドフォード・ナエック機構が、高光度降着円盤でも有効に働くことを実証したのは本研究が世界で初めてである。また、輻射場を高い精度で算出するタイプの一般相対論的輻射磁気流体力学シミュレーションを実施し、近似法を導入した従来のシミュレーションと結果を比較した。その結果、円盤の回転軸付近で輻射場が大きく異なることがわかった。高精度なシミュレーションで得られた輻射場は比較的等方であるが、近似法を駆使したシミュレーションでは、円盤に垂直な方向に輻射が流れやすいことが分かった。近似を用いた従来の計算法でも、円盤や円盤風の大まかな構造を知ることはできるが、ジェットの加速など、回転軸近傍の現象を正確に解くには精度の高い新たなシミュレーションが必要であることが明らかになった。

进行了一般的相对论辐射磁水动力学模拟，对黑洞积聚盘和喷气机从中弹出。在这里，在各种黑洞体中，尤其是亮度高的目标。由于执行了更改黑洞的自旋参数的模拟，随着旋转参数的增加，获得的能量转换效率越高。特别是，发现通过指向通量的能量释放很大程度上取决于黑洞自旋。在非旋转黑洞的情况下，积聚磁盘主要由于辐射而失去能量，但对于以高速旋转的黑洞旋转的情况，由指向通量引起的能量释放超过了辐射引起的能量释放。这可以解释为以下事实：黑洞的旋转能是通过Blandford-Naek机构通过磁场提取的。这项研究是世界上第一次布兰福德 - 奈克机制证明它即使在高亮度积聚磁盘上也有效地起作用。此外，进行了一般的相对论辐射磁流体动力学模拟，该模拟以高精度计算辐射场，并将结果与引入近似方法的常规模拟进行了比较。结果，发现辐射场附近圆盘旋转轴附近有显着差异。尽管在高精度模拟中获得的辐射场是相对各向同性的，但使用近似方法的模拟表明，辐射可能沿垂直于盘的方向流动。尽管使用近似值的常规计算方法也可以用来了解磁盘和磁盘风的粗糙结构，但已经发现，高度准确的新模拟对于准确求解旋转轴附近的现象是必要的，例如射流加速度。

项目成果

期刊论文数量（40）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structure of the super-Eddington outflow and its impact on the cosmological scale

超爱丁顿外流的结构及其对宇宙尺度的影响

DOI：
10.1093/pasj/psac001
发表时间：
2022
期刊：
Publications of the Astronomical Society of Japan
影响因子：
2.3
作者：
Botella Ignacio;Mineshige Shin;Kitaki Takaaki;Ohsuga Ken;Kawashima Tomohisa
通讯作者：
Kawashima Tomohisa

Radiation hydrodynamics simulations of line-driven AGN disc winds: metallicity dependence and black hole growth

线驱动 AGN 盘风的辐射流体动力学模拟：金属丰度依赖性和黑洞生长

DOI：
10.1093/mnras/stab2214
发表时间：
2021
期刊：
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
影响因子：
4.8
作者：
Nomura Mariko;Omukai Kazuyuki;Ohsuga Ken
通讯作者：
Ohsuga Ken

The Response of Black Hole Spark Gaps to External Changes: A Production Mechanism of Rapid TeV Flares?

DOI：
10.3847/1538-4357/ac35da
发表时间：
2021-08
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
S. Kisaka;A. Levinson;K. Toma;Idan Niv
通讯作者：
S. Kisaka;A. Levinson;K. Toma;Idan Niv

超高解像度電波観測で明かすSMBHの実態

通过超高分辨率射电观测揭示SMBH的真相

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Gorbunov D. I.;Nomura T.;Ishii I.;Henriques M. S.;Andreev A. V.;Doerr M.;Stoter T.;Suzuki T.;Zherlitsyn S.;Wosnitza J.;秦和弘
通讯作者：
秦和弘

Event Horizon Telescope Observations of Supermassive Black Holes

事件视界望远镜对超大质量黑洞的观测

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
The Event Horizon Telescope Collaboration;Kawashima Tomohisa; et al.;秦和弘;Kazuhiro Hada
通讯作者：
Kazuhiro Hada

DOI：
{{ item.doi }}
发表时间：
{{ item.publish_year }}
期刊：
{{ item.journal_name }}
影响因子：
{{ item.factor }}
作者：
{{ item.authors }}
通讯作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

大須賀健其他文献

マルいアタマをもっとマルく！日能研クエスト　宇宙のふしぎ最前線！　謎だらけの宇宙にいどむ

让你粗糙的头变得更圆！

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
大須賀健;日能研
通讯作者：
日能研

量子情報と時空の物理　[第２版]

量子信息和时空物理学[第二版]

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
野村真理子;大向一行 (東北大学);大須賀健 (筑波大学);山口幸司;Ken Ebisawa;Ken Ebisawa;Masahiro Hotta;大須賀健;堀田昌寛;大須賀健;松浦雅広;Koji Yamaguchi;Ken Ohsuga;Koji Yamaguchi;Ken Ohsuga;Masahiro Hotta;Ken Ohsuga;Ken Ohsuga;Masahiro Hotta;Ken Ohsuga;堀田昌寛
通讯作者：
堀田昌寛

Entanglement Beyond Page Curves in Black-hole Evaporation Qubit Model

黑洞蒸发量子比特模型中页面曲线之外的纠缠

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
野村真理子;大向一行 (東北大学);大須賀健 (筑波大学);山口幸司;Ken Ebisawa;Ken Ebisawa;Masahiro Hotta;大須賀健;堀田昌寛;大須賀健;松浦雅広;Koji Yamaguchi;Ken Ohsuga;Koji Yamaguchi
通讯作者：
Koji Yamaguchi