階層的巨大ブラックホール形成とファイナルパーセク問題

• Project/Area Number: 22540243
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 早崎 公威 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (30374218)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2013: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2012: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2011: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2010: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ブラックホール降着流 / 星の潮汐破壊（米国マサチューセッツ州） / 近日点移動（米国マサチューセッツ州） / バイナリーブラックホール / 重力波 / ブラックホール / 外周ガス円盤 / 降着流 / 階層的構造形成 / 重力波放射/電磁放射 / 母銀河と巨大ブラックホールの共進化

Research Abstract

銀河は合体を繰り返し成長してきたことは良く知られている。同様にして、合体銀河の中で超巨大ブラックホール同士が合体に向かうとすれば、その間にバイナリーブラックホールを形成するであろう。しかし、バイナリーブラックホールはこれまで同定されていない。過去の研究で、バイナリーブラックホールとそれを取り囲む外周ガス円盤の相互作用によって周期的的な変動が見られることが分かっている。いずれの研究も軌道面と外周円盤面が同一平面にある系を対象にしてきた。そこで、今回は軌道面と外周円盤面が傾斜している系を考え、ブラックホールとガスの相互作用の結果、どのような放射光を示すのかを三次元Smoothed Particle Hydrodynamics法を用いて研究した。その結果、軌道面に対して傾斜している外周円盤面の円軌道バイナリーブラックホール一軌道周期当たりに二つのピークを示すことが分かった。
超巨大ブラックホールの起源である種ブラックホールの質量は、星質量～中間質量であると考えられているが、種から超巨大ブラックホールに至るまでの過程はほとんど分かっていない。そこで、星質量～中間質量ブラックホール同士の合体過程を周囲のガスとの相互作用に着目して行った。その結果、バイナリーから外周円盤への角運動量輸送を通してバイナリーから放射される重力波の位相にずれが生じることが分かった。
周囲の星が落ち込むことによってもブラックホールは成長する。星がブラックホールに近づくと潮汐破壊を起こすが、壊れた星がどのようにブラックホールへと落ち込むかは良く分かっていない。そこで、潮汐破壊の三次元数値シミュレーションを実行した結果、壊れた星は引き伸ばされてブラックホールを周回し、さらに一般相対論的効果によって軌道交差することが分かった。その時、衝撃波によって壊れた星の束縛エネルギーが散逸し降着円盤が形成されることが分かった。

Current Status of Research Progress

Reason

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Gravitational wavediagnosis of a circumbinary disk (2013)
  • Author(s): Hayasaki, K., Yagi, K., Tanaka, T.Mineshige, S
  • Journal Title: PRD Volume: 87 Issue: 4
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.044051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tidal disruption flares from stars on eccentric orbits (2013)
  • Author(s): Hayasaki Kimitake, Stone Nicholas, and Loeb Abraham
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 39 Pages: 1-3
  • DOI: 10.1051/epjconf/20123901004
• [Journal Article] Origin of Two Types of X-Ray Outbursts in Be/X-Ray Binaries. I. Accretion Scenarios (2013)
  • Author(s): Okazaki Atsuo T, Hayasaki Kimitake, and Moritani Yuki
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 61 Pages: 44-58
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Binary Black Hole Accretion Flows From a Misaligned Circumbinary Disk (2013)
  • Author(s): Hayasaki Kimitake, Saito Hideki, and Mineshige Shin
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 不明
  • NAID: 40020043223
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Finite, Intense Accretion Bursts from Tidal Disruption of Stars on Bound Orbits (2013)
  • Author(s): Hayasaki Kimitake, Stone Nicholas, and Loeb Abraham
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 不明
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiatively Inefficient Accretion Flows Induced by Gravitational-wave Emission Before Massive Black Hole Coalescence (2011)
  • Author(s): K.Hayasaki
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 726 Pages: 14-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mass Function of Binary Massive Black Holes in Active Galactic Nuclei (2010)
  • Author(s): K.Hayasaki, Y.Ueda, N.Isobe
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 62 Pages: 1351-1360
  • NAID: 10027724336
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 星の潮汐破壊イベントにおける超巨大ブラックホール周囲の降着円盤形成 (2013)
  • Author(s): 早崎公威
  • Organizer: 2014年度春季日本天文学会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
• [Presentation] 矮新星の早期スーパーハンプ現象の 共鳴モデル 2:1 共鳴 VS 3:1 共鳴 (2013)
  • Author(s): 宮井大輝
  • Organizer: 2014年度春季日本天文学会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
• [Presentation] 軌道傾斜角を持つ外周円盤からのバ イナリー ブラックホールへの降着流 (2013)
  • Author(s): 斉藤秀樹
  • Organizer: 2014年度春季日本天文学会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
• [Presentation] TeVガンマ線連星PSR B1259-63/LS2883の連星軌道面と主星の位置関係が与える高エネルギー放射変動への影響 (2013)
  • Author(s): 山本未知彦
  • Organizer: 2014年度春季日本天文学会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
• [Presentation] IRSF/SIRIUS・SIRPOLを用いたガンマ線連星の近赤外観測 (2013)
  • Author(s): 佐藤景子
  • Organizer: 2014年度春季日本天文学会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
• [Presentation] Cyclic X-ray Activity in Be/X-ray Binaries in the Context ofDecretion Disk Evolution (2013)
  • Author(s): 岡崎敦男
  • Organizer: 2014年度春季日本天文学会
  • Place of Presentation: 埼玉大学
• [Presentation] Swift J164449.3+573451のX線光度曲線のダブルピークの理論的解釈 (2012)
  • Author(s): 早崎公威、Nicolas Stone、Abraham Loeb
  • Organizer: 2012年度日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 龍谷大学(京都府京都市)
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] Broad line emissions from an accretion disk in low mass-ratio binary supermassive black holes on a circular and eccentric orbit (2012)
  • Author(s): Masyhur Hilmy、早崎公威、嶺重慎
  • Organizer: 2012年度日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 龍谷大学(京都府京都市)
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] 質重比が小さいバイナリーブラックホールへの降着流と放射特性 (2012)
  • Author(s): 斉藤秀樹、早崎公威、嶺重慎
  • Organizer: 2012年度日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 龍谷大学(京都府京都市)
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] Tidal disruption flares from stars on eccentric orbits (2012)
  • Author(s): Hayasaki Kimitake
  • Organizer: Tidal Disruption Events and AGN Outbursts
  • Place of Presentation: European Space Astronomy Centre, Madrid, Spain
• [Presentation] Accretion Flows onto Binary Supermassive Black Holes with a Low Mass Ratio (2012)
  • Author(s): Hideki Saito, Kimitake Hayasaki, Shin Mineshige
  • Organizer: Formations of Compact Objects : from the cradle to the grave
  • Place of Presentation: Waseda University, Tokyo, Japan
• [Presentation] バイアリーブラックホール周囲に形成される外周円盤の重力波観測による検出 (2011)
  • Author(s): 早崎公威、八木絢外、田中貴浩、嶺重慎
  • Organizer: 2011年度日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Time-dependent behavior of broad emission line profiles of rotating disks in a binary supermassive black hole system (2011)
  • Author(s): Masyhur Hilmy、早崎公威、嶺重慎
  • Organizer: 2011年度日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] A Road to Supermassive Black Hole Merger (2011)
  • Author(s): Kimitake Hayasaki
  • Organizer: Workshop on "Gravitational Wave Astrophysics, Binary Supermassive Black Holas, and Galaxy Mergers"
  • Place of Presentation: Lijiang, China
  • Year and Date: 2011-08-04
• [Presentation] 銀河のメジャーマージャーにおける巨大ブラックホール同士の合体過程と近傍活動中心核におけるバイナリーブラックホールの占める割合 (2011)
  • Author(s): 早崎公威
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2011-03-16
• [Presentation] 巨大ブラックホール合体時に放射される重力波の予兆光 (2011)
  • Author(s): 早崎公威
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2011-03-16
• [Presentation] Broad emission line profiles of rotating disks around binary supermassive black holes in SDSS quasars (2011)
  • Author(s): Masyhur Hilmy
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2011-03-16
• [Presentation] バイナリーブラックホールとガスとの相互作用 (2011)
  • Author(s): Hideki Saito, Kimitake Hayasaki, Shin Mineshige
  • Organizer: 第24回理論懇シンポジウム
  • Place of Presentation: 国立天文台(東京都三鷹市)
• [Presentation] 巨大ブラックホール合体前における降着円盤からの電磁波放射 (2010)
  • Author(s): 早崎公威
  • Organizer: 第9回DECIGOワークショップ
  • Place of Presentation: 国立天文台
  • Year and Date: 2010-11-24
• [Remarks]
  • URL: http://arxiv.org/abs/1201.2858