Cosmic-ray acceleration and neutrino emission in black-hole accretion flows

黑洞吸积流中的宇宙射线加速和中微子发射

基本信息

批准号：
22K14028
负责人：
木村成生
金额：
$ 3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

近年の電磁波観測から、電波で明るい活動銀河核ではブラックホール周囲の磁場が強い強磁場降着流が実現すると考えられている。しかし、強磁場の降着流で生じる非熱的現象についてはあまり調べられていない。また、ブラックホール近傍での非熱的現象は宇宙物理学の長年の問題である電波ジェットへの質量注入機構とも深く関連している。そこで今年度は強磁場降着流におけるガンマ線放射過程に関する研究を進めた。まず、我々は強磁場降着流で磁気リコネクションにより加速された陽子がガンマ線放射を担うモデルを構築し、多数のガンマ線で検出されている電波銀河に適用した。その結果、質量降着率が小さい天体では強磁場降着流モデルでガンマ線のデータを説明できるが、質量降着率が大きな天体では強磁場降着流からの放射ではガンマ線データを説明できないことが明らかになった。また、近年の数値シミュレーションから、強磁場降着流周辺ではブラックホールのごく近傍で磁気リコネクション過程が生じることが明らかとなってきた。我々はこの時におけるガンマ線放射を定式化し、磁気リコネクションが電波ジェットへの質量注入機構となることを示した。このシナリオでは電波観測から予期されるプラズマの量を自然に説明できる初めてのシナリオとなっている。このシナリオは将来のX線観測を用いて検証できることも提案した。また、電波で暗い活動銀河核の降着流における宇宙線加速過程に関する数値シミュレーションを行なっており、高解像度の磁気流体シミュレーションを完了した。今後、乱流データの解析とテスト粒子シミュレーションを行ない、降着流での宇宙線の振る舞いを見ていく予定である。

最近的电磁波观测表明，在活跃银河核中黑洞周围的强磁场实现了强磁积流，这是无线电波明亮地制造的。但是，对强磁场的积聚流中发生的非热现象的研究并不多。此外，黑洞附近的非热现象与无线电波射流的质量注射机制有着密切相关的，这在天体物理学中一直是一个长期存在的问题。因此，今年，我们对高磁积分流中的伽马辐射过程进行了研究。首先，我们构建了一个模型，在该模型中，质子在强磁积聚流中通过磁重新连接加速，负责γ辐射，并将其应用于大量伽马射线检测到的无线电波星系。结果，可以揭示伽马射线数据可以在具有较小的质量吸积率的天体的强磁积聚流模型中解释，但是对于具有较大质量增生率的天体的质量增生率，不能以较大的质量积聚率来解释γ射线数据。此外，最近的数值模拟表明，磁重新连接过程发生在强磁积分周围的黑洞附近。我们目前制定了伽马辐射，并表明磁重新连接是无线电射流中的质量注射机制。这种情况是可以自然解释无线电波观测预期的等离子体量的第一种情况。还提出，可以使用未来的X射线观察来验证这种情况。此外，已经在主动银河核的积聚流中进行了有关宇宙射线加速度的加速度的数值模拟，该过程由于无线电波而变暗，高分辨率的磁磁模拟已经完成。将来，我们将分析湍流数据并执行测试粒子模拟，以检查积聚流中宇宙射线的行为。