多次元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及び進化の研究

• Project/Area Number: 17740111
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (2007); Rikkyo University (2005-2006)
• Principal Investigator: 大須賀 健 The Institute of Physical and Chemical Research, 牧島宇宙放射線研究室, 基礎科学特別研究員 (90386508)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ブラックホール / 降着円盤 / 流体力学 / 輻射輸送 / 数値シミュレーション / 輻射流体力学

Research Abstract

活動銀河中心核の正体である超巨大ブラックホールの形成論を解き明かすためには、ジェットやガス降着といったブラックホール周辺での現象を調べる必要がある。今年度は、昨年度に引き続き、2次元輻射流体シミュレーションを用い、ブラックホールへ逃す降着流の物理をより現実的に調べた。
昨年度までの研究で、降着円盤の光度がエディントン光度(輻射圧が重力を凌駕する光度)より大きくなり得ることがわかっていたが、それにも関わらず、ガスが降着できる理由は、密度場の非一様性と光子捕獲であることがわかった。ほとんどの光子は、円盤の回転軸方向から解放されるため、赤道面に沿う降着ガスの流れを妨げない。さらに、円盤部の光子はガスもろともブラックホールに吸い込まれる。この二つの効果で円盤部の輻射圧が下がり、ガスが降着できる事を解明した。
また、中心天体が中性子星の場合の降着流についても研究を行った。中性子星周囲の降着円盤は、ブラックホール降着円盤より、激しいガス噴出を行う事がわかった。この結果は、強力なジェットを示す天体SS433の正体が中性子星である可能性を示唆するものであり、高エネルギー天体の理解に一石を投じるものである。
さらに、宇宙初期に形成される降着円盤の構造と安定性を調べた。初期宇宙では重元素が非常に少ないため、ガスの冷却効率が悪く、円盤の構造や安定性が異なる可能性がある。その結果、初期宇宙の円盤が激しいアウトバーストを起こす事を示した。このバースト現象は、近傍宇宙の降着円盤で起こるものよりも、10倍から100倍も激しい。バースト光度や継続時間を調べた結果、このバースト現象は、次世代光赤外望遠鏡で実際に観測可能であることも示した。

Research Products

• [Journal Article] Two-dimensional Radiation-hydrodynamic Model for Supercritical Disk Accretion Flows onto Neutron Stars (2007)
  • Author(s): K. Ohsuga
  • Journal Title: Publ. Astron. Soc. Japan 59 Pages: 1033-1041
  • NAID: 10023947522
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Instability of Population III Black Hole Accretion Disks (2007)
  • Author(s): K. Ohsuga, H. Susa, Y. Uchiyama
  • Journal Title: Publ. Astron. Soc. Japan 59 Pages: 1235-1241
  • NAID: 10023948305
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Why is Supercritical Disk Accretion Feasible? (2007)
  • Author(s): K. Ohsuga, S. Mineshige
  • Journal Title: Astrophysical Journal 670 Pages: 1283-1290
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Feedback from Supercritical Disk Accretion Flows; Two-Dimensional Radiation-Hydrodynamic Simulations of Stable and Unstable Disks with Radiatively Driven Outflows (2007)
  • Author(s): K.Ohsuga
  • Journal Title: Astrophysical Journal (In press)
• [Journal Article] Spectral energy distribution of super-Eddington flows (2006)
  • Author(s): D.Heinzeller, S.Mineshige, K.Ohsuga
  • Journal Title: Mon. Not. Roy. Astro. Soc. 372 Pages: 1208-1216
• [Journal Article] Two-dimensional radiation-hydrodynamic model for limit-cycle oscillations of luminous accretion disks (2006)
  • Author(s): K.Ohsuga
  • Journal Title: Astrophysical Journal 640 Pages: 923-928
• [Journal Article] Two-dimensional radiation-hydrodynamic model for limit-cycle oscillations of luminous accretion disks (2006)
  • Author(s): K.Ohsuga
  • Journal Title: Astrophysical Journal In press
• [Journal Article] 2D RHD simulations of radiation pressure-dominated accretion flows (2006)
  • Author(s): K.Ohsuga
  • Journal Title: Journal of Korean Physical Society In press
• [Presentation] 輻射輸送・輻射流体計算によるブラックホールの形成・進化論の進展 (2007)
  • Author(s): 大須賀 健
  • Organizer: 日本天文学会/三学会合同プラズマセッション
  • Place of Presentation: 岐阜大学