輻射流体シミュレーションによる活動銀河中心核の形成と進化の研究

利用辐射流体模拟研究活动星系核的形成和演化

• 批准号: 01J02796
• 负责人: 大須賀 健
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J02796/
• 关键词: 輻射輸送; 流体力学; 活動銀河中心核; ブラックホール; 降着流; 降着円

ブラックホールとそれを取り巻くガス降着流は、銀河中心核をはじめ、超光度X線源やガンマ線バーストなど、高エネルギー天体のエネルギー源として注目されている。特に近年はブラックホールと銀河バルジに相関があることが分かってきた為、ブラックホール降着流の研究は高エネルギー天体物理の理解にとどまらず、ブラックホールや銀河等、宇宙の天体形成史を理解する為にも重要である。ブラックホール降着流は、その質量降着率に応じて大きく様子が変わることが知られている。そこで私は質量降着率の極めて大きな状況と、反対に小さな状況に注目し、降着流を調べた。(1)質量降着率が極めて大きな状況では、降着流中で発生した光子がガスもろともブラックホールに吸い込まれる現象(光子捕獲)が起こる。私は降着流中での輻射輸送を解き、光子捕獲を考慮した輻射スペクトルを解いた。その結果、これまで謎に包まれていた超光度X線源の振る舞いが光子捕獲効果で説明できることを発見した。しかも、この天体に、現在注目されている中質量のブラックホールが存在することを予言した。(2)質量降着率の小さな降着流は高温低密度流となる。そこでは磁場がダイナミクスを支配していると考えられる為、盛んに多次元磁気流体シミュレーションが行われている。しかしながら、観測との比較による磁気降着円盤の検証は、急務であるにも拘らず、輻射輸送計算の困難さの為もあり、これまで行われてこなかった。そこで、私は輻射輸送計算を行い、得られた輻射スペクトルを銀河系中心の観測データと比較することで、磁気降着円盤モデルを検証した。結果として、磁気降着円盤モデルの問題点を明らかにするとともに、磁気円盤モデルが観測を再現する為の条件を解明した。

它们周围的黑洞和气体吸积流吸引了人们的注意，作为高能天体的能源，包括银河中央核，超充血的X射线源和伽玛射线爆发。特别是，近年来，已经发现黑洞和星系凸起之间存在相关性，因此对黑洞积聚流的研究不仅在于了解高能天体物理学，而且对于理解宇宙中天文学形成的历史（例如黑洞和星系）也很重要。众所周知，黑洞积聚流量会取决于质量积聚率急剧变化。因此，我专注于极大的质量积聚率，相反，较小的情况和检查了积聚流。 （1）在质量积聚率极高的情况下，当在积聚流动过程中产生的光子被吸入黑洞中时，就会发生这种现象（光子捕获）。我在积聚流中求解了辐射传输，并考虑了光子捕获的辐射光谱。结果，我们发现可以通过光子捕获效果来解释以前曾被神秘笼罩的超X射线源的行为。此外，它预测，在这个天体中，将会有一个中型黑洞，目前正在引起人们的注意。 （2）质量积聚率较小的加速度流量导致高温，低密度流动。由于磁场被认为控制动力学，因此经常进行多维磁性流体模拟。然而，尽管需要急需，但由于辐射运输计算的困难，尚未进行与观测值相比，尚未进行磁积盘的验证。因此，我进行了辐射传输计算，并将所获得的辐射光谱与星系中心观察到的数据进行了比较，并验证了磁积聚盘模型。结果，揭示了磁积聚磁盘模型的问题，并阐明了磁盘模型复制观测值的条件。

项目成果

K.Watara, K.Ohsuga, S.Mineshige: "Relaxation Oscillations of Luminous Accretion Disk in Microquasar : Spectral Evolution and Observational Implications"Proceeding of Stellar-Mass, Intermediate-Mass, and Supermassive Black Holes. (In press).

K.Watara、K.Ohsuga、S.Mineshige：“微类星体中发光吸积盘的弛豫振荡：光谱演化和观测意义”恒星质量、中等质量和超大质量黑洞的论文集。

K.Ohsuga, S.Minesnige, M.Mori, M.Umemura: "Does the Slim-Disk Model Correctly Consider Photon-Trapping Effects?"Astrophysical Journal. 574. 315-324 (2002)

K.Ohsuga、S.Minesnige、M.Mori、M.Umemura：“细盘模型是否正确考虑了光子捕获效应？”天体物理学杂志。

K.Ohsuga, S.Mineshige: "Radiative Effects in Black Hole Accretion Flows"Proceeding of The Interplay among Black Holes, Stars and ISM in Galactic Nuclei. (In press).

K.Ohsuga、S.Mineshige：“黑洞吸积流中​​的辐射效应”黑洞、恒星和星系核中 ISM 之间相互作用的论文集。

K.Ohsuga, Y.Kato, S.Mineshige: "Spectra of Three-dimensional Magnetized Accretion Flows"Proceeding of Stellar-Mass, Intermediate-Mass, and Supermassive Black Holes. (In press).

K.Ohsuga、Y.Kato、S.Mineshige：“三维磁化吸积流光谱”恒星质量、中等质量和超大质量黑洞论文集。

K.Ohsuga., S.Mineshige, K.Watarai: "Spectral Energy Distribution in Supercritical Disk Accretion Flows through Photon-trapping Effects"Astrophysical Journal. 596. 429-436 (2003)

K.Ohsuga.、S.Mineshige、K.Watarai：“超临界盘吸积流中的光谱能量分布通过光子捕获效应”天体物理学杂志。