輻射圧優勢なブラックホール降着円盤の3次元磁気流体数値実験

辐射主导黑洞吸积盘三维磁流体动力学实验

基本信息

批准号：
17030003
负责人：
松元亮治
金额：
$ 3.01万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

ブラックホール降着円盤における状態遷移過程の理論シミュレーション研究を行った。輻射冷却を含めた大局的な3次元磁気流体シミュレーションの結果、ハードなスペクトル状態にある円盤光度がエディントン光度の1%を越えると輻射冷却によって円盤が鉛直方向に収縮し、方位角磁場の磁気圧で支えられた準定常状態に遷移することが明らかになった。シミュレーション結果は、マクスウェルストレスがガス圧と磁気圧の和に比例すること、加熱率がマクスウェルストレスに比例することを示唆している。これらを仮定して定常解を求めた結果、磁気圧で支えられ、エディントン光度の10%以上の光度に至る明るい降着円盤の解が存在することが確かめられた。この解を用いて、ブラックホール候補天体のハードステートからソフトステートへの遷移時に観測される円盤温度の低下、硬X線領域のスペクトルの傾きの増加などを説明することができた。輻射圧を含めたモデル計算の結果、方位角方向の磁束が急激に失われることがない場合には光学的に薄い移流優勢円盤と光学的に厚いスリム円盤をなめらかに結ぶ熱平衡解が存在することが明らかになった。この遷移過程を扱うためのシミュレーションコードの開発を進めた。上記遷移の過程で形成される、やや温度が低下した円盤の時間発展を大局的3次元磁気流体シミュレーションによって調べた。その結果、10シュバルツシルト半径より内側にトーラスが形成されること、トーラス中で磁気エネルギーの増幅と散逸が準周期的に反復する鋸歯状振動が励起されることが示された。この振動に伴って低振動数(銀河系内ブラックホール候補で数Hz程度)の準周期振動(QPO)と高振動数(100Hz程度)のQPOが励起されることもわかった。

进行了黑洞积聚磁盘中状态过渡过程的理论模拟研究。包括辐射冷却在内的全局三维磁磁模拟的结果表明，当硬光谱状态的磁盘发光度超过Eddington的亮度的1％时，由于放射冷却，磁盘会垂直合同，由于辐射冷却而过渡到准稳态的状态，从而由Azimimuth磁场的磁性磁场支撑。仿真结果表明，麦克斯韦的应力与气压和磁压的总和成正比，并且加热速率与麦克斯韦的应力成正比。假设这些原因，我们找到了稳态的溶液，并确认有一个由磁性压力支持的明亮积聚磁盘溶液，并达到了Eddington的亮度10％或更多的光度。使用该溶液，我们可以解释从硬态候选物体的柔软状态到软态的磁盘温度的下降，以及硬X射线区域光谱的斜率增加。包括辐射压力在内的模型计算表明，当不突然丢失方位方向的磁通量时，就会有一个热平衡溶液，可以平滑连接光学薄的对流磁盘和光学较厚的纤细磁盘。我们一直在开发模拟代码来处理此过渡过程。在上述过渡过程中形成的圆盘的时间演变，温度略低，通过全局三维磁磁模拟研究。结果表明，在10个schwarzschild半径内形成了圆环，并且锯齿振动在磁性振动中，磁能的扩增和耗散是准重复的。还发现，这些振动激发了低频（大约几个Hz的银河系中的候选黑洞）和高频（约100 Hz）的QPO的QPO（QPO）。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Jet Formation Driven by the Expansion of Magnetic Bridges between the Ergosphere and the Disk around a Rapidly Rotating Black Hole

能层和快速旋转黑洞周围圆盘之间磁桥扩张驱动的喷流形成

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Physical Review D 74
影响因子：
0
作者：
村井;古部;柳田;原;加藤;T.Suzuki;本橋健司;本橋健司;本橋健司;本橋健司;本橋健司;H.Oda;R.Matsumoto;M.Machida;K.E.Nakamura;H.Oda;M.Machida;S.Koide
通讯作者：
S.Koide

Low-frequency, One-armed Oscillations in Black Hole Accretion Flows obtaind from direct 3D MHD Simulations

从直接 3D MHD 模拟获得的黑洞吸积流中的低频单臂振荡

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Proceedings of the IAU Symposia and Colloquia 238
影响因子：
0
作者：
村井;古部;柳田;原;加藤;T.Suzuki;本橋健司;本橋健司;本橋健司;本橋健司;本橋健司;H.Oda;R.Matsumoto;M.Machida
通讯作者：
M.Machida

Two-dimensional MHD Simulations of Accretion Disk Evaporation

吸积盘蒸发的二维 MHD 模拟

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Proceedings of the IAU Symposia and Colloquia 238
影响因子：
0
作者：
村井;古部;柳田;原;加藤;T.Suzuki;本橋健司;本橋健司;本橋健司;本橋健司;本橋健司;H.Oda;R.Matsumoto;M.Machida;K.E.Nakamura
通讯作者：
K.E.Nakamura

HLL法に基づいた相対論的MHDコードの開発

基于HLL方法的相对论MHD代码的开发