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輻射輸送と流体の同時計算によるブラックホールスピンの新たな測定法

Research Project

Project/Area Number 22KJ0382
Project/Area Number (Other) 22J10256 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

高橋 幹弥  筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsブラックホール / 輻射輸送 / 数値シミュレーション / 一般相対性理論 / 降着円盤 / 数値計算
Outline of Research at the Start

本研究は、ブラックホールの自転速度を明らかにすることを目的とした理論的研究である。そのために、一般相対論的輻射輸送計算と呼ばれる手法を用いてブラックホール近傍の光の軌道や輻射エネルギーの伝播を計算し、実際の観測量を理論的に予言する。理論的に予言した観測量を現実の観測結果と比較することで、現実の観測結果からブラックホールの時点に関する情報の抽出を試みる。これまでの研究からの発展として、ブラックホール近傍の物質の構造を簡易的なものではなく、流体計算によって作成したより現実的な物質の構造に置き換えた計算を行う。これにより、より現実に近い理論予言が可能となる。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、前年度に引き続き、ブラックホールの観測イメージの時間変動に関するシミュレーションを行った。前年度で得られていた結果を、イメージの構造の時間変動とイメージの二次元情報に注目しつつさらに解析を進めた。その結果、観測イメージに現れる三日月状の特徴的な構造とイメージの輝度重心を組み合わせることで。ブラックホールスピンを推定できる新たな手法を提案した。また、新たに提案する手法が、スペースVLBI観測によって検証可能であることも示した。このことは、ブラックホールの最も基本的な特徴であり、ブラックホール近傍で様々な高エネルギー現象の駆動源と考えられているブラックホールスピンを精度良く決める可能性を秘めた物理学的・天文学的に重要な提案である。さらに、将来計画されているスペースVLBI計画への観測提言の一つにもなる。本年度は国内外の学会・研究会で計9件の発表を行った。また、国内外の大学で計3件のセミナーを行い、多くの研究者と議論を深めてきた。その結果、本年度に行った研究成果をまとめた論文を間も無くPablications of the Astronomical Society of Japan誌に投稿する予定である。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] 3D photon conserving code for time-dependent general relativistic radiative transfer: CARTOON2022

    • Author(s)
      Takahashi Mikiya M、Ohsuga Ken、Takahashi Rohta、Ogawa Takumi、Umemura Masayuki、Asahina Yuta
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 517 Issue: 3 Pages: 3711-3722

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2822

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 時間変動する観測イメージを用いたブラックホールスピンの推定2024

    • Author(s)
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • Organizer
      ブラックホール大研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Black hole spin estimation with time-variable observed image2024

    • Author(s)
      Mikiya Takahashi, Tomohisa Kawashima, Ken Ohsuga
    • Organizer
      Black hole astrophysics with VLBI 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] M87における三日月状シャドウの時間変動によるブラックホールスピンの測定可能性2023

    • Author(s)
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • Organizer
      宇宙における降着現象 ~活動性・多様性の源~
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間変動する三日月状シャドウと輝度重心解析によるブラックホールスピンの推定2023

    • Author(s)
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • Organizer
      宇宙天体形成史~初代星から生命の起源まで~
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間変動する三日月状シャドウと輝度重心解析によるブラックホールスピンの推定2023

    • Author(s)
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • Organizer
      日本天文学会2023秋季年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 観測イメージの時間変動を用いたブラックホールスピンの推定2023

    • Author(s)
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • Organizer
      天体形成研究会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間変動する観測イメージを用いたブラックホールスピンの推定2023

    • Author(s)
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
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      第36回理論懇シンポジウム
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      2023 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Mikiya Takahashi, Tomohisa Kawashima, Ken Ohsuga
    • Organizer
      Astrophysical Black Holes: A Rapidly Moving Field
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Time variation of the "crescent-shaped" shadow and a measurement of the black hole spin in M872023

    • Author(s)
      Mikiya Takahashi, Tomohisa Kawashima, Ken Ohsuga
    • Organizer
      European Astronomical Society Annual Meeting 2023
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Time variation of the crescent shaped shadow and the measurement of the black hole spin in M872023

    • Author(s)
      Mikiya Takahashi
    • Organizer
      Black Hole Astrophysics with VLBI
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] M87における三日月状シャドウの時間変動とブラックホールスピンの測定2023

    • Author(s)
      高橋幹弥
    • Organizer
      ブラックホールジェット・降着円盤・円盤風研究会2023
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] M87における三日月状シャドウの時間変動とブラックホールスピンの測定2023

    • Author(s)
      高橋幹弥
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      日本天文学会2023春季年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Novel General Relativistic Radiative Transfer Code; CARTOON2022

    • Author(s)
      Mikiya Takahashi
    • Organizer
      The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光子数保存を保証する空間3次元一般相対論的輻射輸送コードの開発2022

    • Author(s)
      高橋幹弥
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      高エネルギー現象で探る宇宙の多様性II
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 光子数保存を保証する空間3次元一般相対論的輻射輸送コードの開発2022

    • Author(s)
      高橋幹弥
    • Organizer
      第35回理論懇シンポジウム
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      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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