重力レンズと偏光で探るブラックホール時空構造とダークマターの正体

• Project/Area Number: 05J10519
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高橋 労太 The University of Tokyo, 大学院・総合文化研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ブラックホール / 活動銀河核 / 銀河中心 / 降着円盤 / 一般相対論 / 輻射流体 / ブラックホール連星 / ガンマ線バースト / ニュートリノ / 磁気流体 / 衝撃波

Research Abstract

本研究の目的は、定常状態のブラックホールに流入する現実的な降着円盤及び降着流の遷音速解を一般相対論的に計算すること、及び、その計算された解を元に輻射スペクトルや偏光度などの観測量を計算し、ブラックホール時空の情報と観測量との対応関係を明らかにすることである。特に、それらの物理量の質量降着率とブラックホール角運動量に対する依存性を調べる。そのためには、回転するブラックホール時空上において任意の状態方程式に対して遷音速解を求めることを目的とし、基礎方程式の定式化を行った。この定式化の元に任意の状態方程式および冷却項が存在する揚合の降着流・降着円盤の遷移音速解を回転するブラックホール時空上でブラックホールのホライズンの内部まで解くことが可能なプログラムを作成し、降着率の最も低い天体である"輻射が非効率な降着流"から降着率の最も高い降着流である"ニュートリノ優勢降着流"の解を計算することに成功した。具体的には、ガンマ線バースト中心に存在すると考えられているニュートリノ冷却優勢降着流、低輝度活動銀河核中心の移流優勢降着流、セイファート銀河およびブラックホール連星系に存在する超臨界降着円盤の解を実際に求めた。一方、高い降着率の場合には、光子またはニュートリノを輻射流体として取り扱う必要がある。これらを回転ブラックホール時空中で計算するために、基礎方程式の定式化を行った。これらの成果は、国内及び国外の研究会、国内の学会で発表を行った。また、一部の成果を国際誌に成果発表し、残りの成果は論文として国際誌に投稿予定である。

Research Products

• [Journal Article] Radiation hydrodynamics in Kerr space-time:equations without coordinate singularity at the event horizon (2008)
  • Author(s): Rohta Takahashi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society誌 383巻 Pages: 1155-1165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Horizonpenetrating Transonic Solutions around Rotating Black Holes (2007)
  • Author(s): Rohta Takahashi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society誌 382巻 Pages: 567-593
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Equations cf general relativistic radiation hydrodynamics in Kerr Space-time (2007)
  • Author(s): Rohta Takahashi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society誌 382巻 Pages: 1041-1049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Advection-dominated accretion flows with causal viscosity (2007)
  • Author(s): Rohta Takahashi
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics誌 461 Pages: 393-393
• [Journal Article] Eclipsing light curves for accretion flows around a rotating black hole and atmospheric effects of the companion star (2007)
  • Author(s): Rohta Takahashi, Ken-ya Watarai
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society誌 374 Pages: 1515-1515
• [Journal Article] Horizon-penetrating Transonic Solutions around Rotating Black Holes (2007)
  • Author(s): Rohta Takahashi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society誌 (印刷中)
• [Journal Article] Numerical Study on GRB-Jet Formation in Collapsars (2007)
  • Author(s): Nagataki, S., Takahashi, R., Mizuta, A., Takiwaki, T
  • Journal Title: The Astrophysical Journal誌 659 Pages: 512-512
• [Journal Article] Neutrino Shadow and Explosion Mechanism of a Gamma-ray Burst (2006)
  • Author(s): Rohta Takahashi, Shigehiro Nagataki
  • Journal Title: Journal of the Korean Physical Society誌 49 Pages: 1818-1818
• [Journal Article] Radiative Magnetohydrodynamic Shocks around Kerr Black Holes (2006)
  • Author(s): Rohta Takahashi, Masaaki Takahashi
  • Journal Title: Journal of the Korean Physical Society誌 49 Pages: 1782-1782
• [Journal Article] Shadow of black hole in accretion flow (2006)
  • Author(s): Rohta Takahashi
  • Journal Title: The Astronomical Herald 99 Pages: 26-26
• [Journal Article] Black Hole Shadows of Charged Spinning Black Holes (2005)
  • Author(s): Rohta Takahashi
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan 57 Pages: 273-273
• [Journal Article] Eclipsing Light-Curve Asymmetry for Black-Hole Accretion Flows (2005)
  • Author(s): Watarai, Ken-Ya, Takahashi, Rohta, Fukue, Jun
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan 57 Pages: 827-827
• [Journal Article] Geometrical Effect of Supercritical Accretion Flows : Observational Implications of Galactic Black-Hole Candidates and Ultraluminous X-Ray Sources (2005)
  • Author(s): Watarai, Ken-Ya, Ohsuga, Ken, Takahashi, Rohta, Fukue, Jun
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan 57 Pages: 513-513
• [Presentation] Apparent Region of Ergosphere around a Black Hole Shadow (2007)
  • Author(s): 高橋 労太
  • Organizer: 日本天文学会2007年秋季年会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 2007-09-26