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Probing the Formation Process of Supermassive Black Holes through Theoretical Studies and Comparison with Observations of Outflows

Research Project

Project/Area Number 20K14525
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionHirosaki University (2023-2024)
National Institute of Technology (KOSEN), Kure College (2020-2022)

Principal Investigator

Nomura Mariko  弘前大学, 理工学研究科, 助教 (50756351)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords活動銀河核 / ブラックホール / 降着円盤 / アウトフロー / 超臨界降着流 / 超巨大ブラックホール
Outline of Research at the Start

宇宙に存在するほぼ全ての銀河中心には,太陽の100万倍から10億倍もの質量を持つ超巨大ブラックホールが存在することが知られている.しかしながら,その成長・進化過程は未解明である.本研究課題は,数値シミュレーションによる理論研究と観測との比較によって,ブラックホールへと落下するガスが形成する円盤,およびそこから噴出する円盤風の性質を解明し,ガス降着によるブラックホールの成長過程に制限を与えようとするものである.

Outline of Final Research Achievements

We demonstrate that the mass-loss rate from line-driven disk winds increases with both black hole mass and metallicity. These winds are launched from the accretion disk around a black hole and are driven by radiation force resulting from ultraviolet absorption by metal ions. We show that such winds may prolong the growth timescale of supermassive black holes (Nomura et al. 2021). In addition, we revealed the acceleration mechanism of large-scale dusty outflows in active galactic nuclei (AGNs) and clarified its dependence on the mass accretion rate (Kudoh et al. 2023, 2024). These research findings significantly advance our understanding of supermassive black hole growth and have important implications for revealing the multi-layered structure of AGN outflows.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ほぼ全ての銀河の中心核には、太陽の100万倍から10億倍もの質量を持つ超巨大ブラックホールが存在することが知られている。しかしながら、この形成・進化過程は解明されておらず、現代の宇宙物理学・天文学分野の重大問題の一つである。
ブラックホールへと落下するガスはその過程で降着円盤を形成する。本研究は、降着円盤から噴出する円盤風の数値シミュレーションを実行し、それが超巨大ブラックホールの成長過程に与える影響を解明したことに大きな意義がある。

Report

(6 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2025 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] ダラム大学(英国)

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  • [Journal Article] Multiphase Gas Nature in the Sub-parsec Region of the Active Galactic Nuclei. III. Eddington Ratio Dependence on the Structures of Dusty and Dust-free Outflows2024

    • Author(s)
      Kudoh Yuki、Wada Keiichi、Kawakatu Nozomu、Nomura Mariko
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 977 Issue: 1 Pages: 48-48

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad8b42

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  • [Journal Article] Multiphase Gas Nature in the Sub-parsec Region of the Active Galactic Nuclei. I. Dynamical Structures of Dusty and Dust-free Outflow2023

    • Author(s)
      Kudoh Yuki、Wada Keiichi、Kawakatu Nozomu、Nomura Mariko
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 950 Issue: 1 Pages: 72-72

    • DOI

      10.3847/1538-4357/accc2b

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  • [Journal Article] QWIND3: UV line-driven accretion disc wind models for AGN feedback2023

    • Author(s)
      Quera-Bofarull Arnau、Done Chris、Lacey Cedric G、Nomura Mariko、Ohsuga Ken
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 518 Issue: 2 Pages: 2693-2711

    • DOI

      10.1093/mnras/stac3171

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Radiation hydrodynamics simulations of line-driven AGN disc winds: metallicity dependence and black hole growth2021

    • Author(s)
      Nomura Mariko、Omukai Kazuyuki、Ohsuga Ken
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 507 Issue: 1 Pages: 904-913

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2214

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      野村 真理子
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  • [Presentation] AGNアウトフローとSMBHの進化2023

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  • [Presentation] 超臨界降着流から噴出するラインフォース駆動型円盤風2023

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      野村真理子,大須賀健
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      日本天文学会 2023年春季年会
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      Nomura Mariko
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      The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting (EANAM9)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超高速アウトフローの時間変動と周辺環境への影響2022

    • Author(s)
      工藤祐己,和田桂一,野村真理子,川勝望
    • Organizer
      日本天文学会 2022年秋季年会
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  • [Presentation] Radiation hydrodynamics simulations of line-driven disk wind2021

    • Author(s)
      Nomura Mariko
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      Black hole accretion disc winds (Durham, UK, Online)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダスト昇華半径周辺における輻射駆動アウトフロー2021

    • Author(s)
      工藤祐己、和田桂一、川勝望、野村真理子
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  • [Presentation] 銀河中心核でのアウトフロー: ブラックホール進化への影響2021

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      超巨大ブラックホール研究会:その実態・影響・起源の全貌解明に向けて
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  • [Presentation] XRISM observations of a UV line driven disc wind in AGN2020

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    • Organizer
      日本天文学会 2020秋季年会
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  • [Presentation] ラインフォース駆動型円盤風の金属量依存性: 銀河-SMBH共進化への影響2020

    • Author(s)
      野村真理子
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      天体形成研究会2020
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  • [Presentation] Radiation hydrodynamic simulations of line-driven disk winds: Metallicity dependence and SMBH growth2020

    • Author(s)
      野村真理子
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      Black Hole Astrophysics with VLBI: Multi-Wavelength and Multi-Messenger Era
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    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-04-28   Modified: 2026-01-16  

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