銀河中心の巨大ブラックホールのまわりのガス円盤の進化

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07640344
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 羽部 朝男 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90180926)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和田 桂一 北海道大学, 情報処理教育センター, 助手 (30261358)
• Keywords: massive black hole / galactic center / AGN / gas disk / SPH / bar / resonace / mass accretion

Research Abstract

活動的銀河中心核の活動性は銀河中心の巨大ブラックホールにガスが流れ込むときに重力エネルギーの解放に由来するとされている。この研究では、銀河中心に巨大ブラックホールが存在する場合に、1kpcのスケールのガス円盤を仮定して、その進化を研究し、銀河中心の巨大ブラックホールへガスが供給される可能性を明らかにすることを目的とした。銀河は弱くゆがんだバ-ポテンシャルとなっていると想定した。このようなバ-ポテンシャル構造は、活動的銀河にはしばしばバ-ポテンシャルが見られている。
我々は、このような構造を持った銀河では、巨大ブラックホール周辺にガス運動とバ-ポテンシャルとの共鳴状態が存在する事を線形解析から明らかにした。また、その共鳴によって粒子軌道が大きくゆがむ様子を計算した。こうした過程がガス円盤でも期待されるので、ガスは巨大ブラックホールへ供給されると考えられる。
我々は、さらに、この共鳴が存在する場合のガス円盤の進化をSPH法を用いて具体系に計算した。その結果、この共鳴による不安定性によってガス円盤に渦状の衝撃波が発生し、そこでガスはバ-ポテンシャルとの相互作用によって角運動量を失うとともに、エネルギーも失い、銀河中心へガスが集中する過程が明らかになった。この結果、銀河中心の巨大ブラックホールの周りに非常に小さなガスリングが形成されることを示した。
この過程は急速に起こり、また、この過程で強い衝撃波などの激しいガス運動が発生するので、ガスリングが形成される過程で爆発的星形成が期待される。また、形成されたガスリングの自己重力不安定性の条件を線形解析によって調べてみると、太陽質量の1千万倍程度のガスの質量があれば自己重力不安定となることが明らかとなった。自己重力的不安定によってガスリングは分裂してさらに銀河中心部へガスは落ち込むと期待される。このような物理過程によって銀河中心の巨大ブラックホールへのガス供給がおこると十分期待される。

Research Products

• [Publications] Wada, K: "Bar-driven fueling to a glactic centeral region in a massive gas disc" MNRAS. 277. 433-444 (1995)
• [Publications] Wada, K: "Effects of Starbursts on the Structure of Young Galaxies" PAST. 47. 1-15 (1995)
• [Publications] Fukuda, H: "Effect of a Central Massive Black Hole on the Gas Fueling" MNRAS. (印刷中). (1997)