ブラックホール時空の新決定法の実用化：落下ガスの観測データを用いて

确定黑洞时空新方法的实际应用：利用下落气体的观测数据

基本信息

批准号：
17J08829
负责人：
森山小太郎
金额：
$ 1.02万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan (2018)Kyoto University (2017)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究において、研究代表者はブラックホールに落下するガス雲からの光度変動を用いたブラックホールスピンの新しい測定法の提唱を行ない、一般相対論的放射磁気流体シミュレーションにより、現実的な系でガス雲モデルを検証し、方法論の原理的な部分を完成させた。昨年は、提唱した方法論の観測への適用をメインテーマとして研究を行った。研究代表者が独自に提唱した方法論に対する最も本質的かつ理想的な観測は、超長基線電波干渉計(VLBI) を用いた、ブラックホール候補天体のなかで最大の視半径を持つSgr A*, M87 の直接撮像である。特にEvent Horizon Telescope(EHT) を用いたVLBI 観測の発展によって、世界初のブラックホール近傍の撮像画像が近未来に得られる可能性が高まっている。そのため、新スピン測定法をVLBI観測の観測ターゲットに適用できるように一般化した。さらに、ブラックホールへの間欠的なガス雲の落下を想定したEHT模擬観測を実行し、スピンの測定精度と方法論の有用性を検証した。また、研究代表者は近い将来得られるであろうEHT観測に、提唱した方法論を適用するための準備を行った。まず、EHT計画のメンバーとして、ブラックホールに落下するガス雲の直接撮像観測のデータ解析・プログラム開発に携わり、実際の観測データの解析に貢献した。開発されたソフトウェアは、パブリックライブラリとして近日公開が予定されている。観測技術や解析方法の取得を完了するために、EHTの中心機関であるマサチューセッツ工科大学のヘイスタック天文台に約2ヶ月滞在した。このように研究代表者独自のブラックホールスピン測定法の理論的な提唱に加え、それを観測に適用するための準備を完了し、現在観測と理論の適応を開始している。

在前期研究中，主要研究者提出了一种利用落入黑洞的气体云的发光强度波动来测量黑洞自旋的新方法，并利用广义相对论辐射磁流体动力学模拟来测量真实的气体云模型并进行了验证。完成了方法论的基本部分。去年，我们进行了研究，主题是将所提出的方法应用于观察。首席研究员提出的方法最重要和最理想的观测是 Sgr A*，它是黑洞候选天体中最大的表观半径，使用的是超长基线射电干涉仪（VLBI）。这是 M87 的直接图像。特别是，随着使用事件视界望远镜（EHT）进行VLBI观测的发展，在不久的将来获得世界上第一张黑洞附近图像的可能性越来越大。因此，我们推广了新的自旋测量方法，使其可以应用于VLBI观测的观测目标。此外，我们还进行了模拟EHT观测，模拟气体云间歇性落入黑洞，并验证了自旋测量的准确性和方法的实用性。主要研究者还准备将所提出的方法应用于不久的将来获得的 EHT 观测结果。首先，作为EHT项目的成员，我参与了落入黑洞气体云直接成像观测的数据分析和程序开发，为实际观测数据的分析做出了贡献。开发的软件计划很快作为公共图书馆发布。为了完成观测技术和分析方法的掌握，我在EHT的中心机构——麻省理工学院的海斯塔克天文台呆了大约两个月的时间。这样，除了从理论上提出了一种独特的黑洞自旋测量方法外，首席研究员还完成了将其应用于观测的准备工作，目前正在开始观测和理论适应。