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2011 Fiscal Year Annual Research Report

最遠方宇宙における超大質量ブラックホールの形成シナリ

Research Project

Project/Area Number 11J00838
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

稲吉 恒平  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Keywords超大質量ブラックホール
Research Abstract

太陽の1億倍以上の質量をもつ超大質量ブラックホールは、我々の銀河中心だけでなく赤方偏移が6を越える宇宙初期にも存在することが観測から明らかになって来た。特に、宇宙初期の超大質量ブラックホールは短時間で形成される必要がある。特に、太陽の10万倍以上の質量を持つ超大質量星の形成が重要となる。従来の形成シナリオでは、超大質量星は初代星からの紫外線中で形成されると考えられて来た。なぜならば、紫外線によりガス中の水素分子が解離され、ガスは分裂が抑制されて大質量のまま崩壊し星を形成するためである。しかし、このシナリオで仮定される紫外線の強度は非常に大きく、宇宙初期に実現可能性は低いと考えられている。本年度は、紫外線の起源である初代星からの宇宙線やX線を考えた場合に、従来のシナリオがどのように変更されるかを調べた。宇宙線やX線はガスを電離することで水素分子の形成を促進する効果があるので、超大質量星の形成に必要な紫外線はよりも強くなり、形成可能性は著しく制限されることが分かった。次に、近年の宇宙論的シミュレーションによる銀河形成の研究に注目し、強い紫外線の存在を仮定しない新しい超大質量星の形成シナリオの構築に取り組んだ。銀河中心部に形成される高密度の衝撃波領域におけるガスの進化を計算した結果、紫外線が全く存在しない場合でも、ガス同士の衝突により水素分子が解離されて、超大質量星が形成されるガスは分裂を回避して崩壊する新しい熱進化経路を発見した。このシナリオでは、銀河形成時と同時に超大質量ブラックホールの起源となる超大質量星が形成されるために、銀河との共進化にも重要な寄与を与えると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

交付申請書の研究目的に記載した、1年目と2年目に行う予定の研究を既に終えて、論文を出版することが出来たから。また、3年目に行う予定の研究にも取り組み出したから。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究で明らかにした、超大質量星の形成過程の枠組みで原始星への降着進化を計算し、宇宙初期の超大質量ブラックホールの種になるのかを検討する。また、大質量星は一般的に不安定であるために、それを解析して最終的にブラックホールになる質量を議論する。

  • Research Products

    (6 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Supemassive black hole formation by the cold accretion shocks in the first galaxies2012

    • Author(s)
      K.Inayoshi, K.Omukai
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 422 Pages: 2539-2546

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2012.20812.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of cosmic ray/X-ray ionization on supermassive black hole formation2011

    • Author(s)
      K.Inayoshi, K.Omukai
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 416 Pages: 2748-2759

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2011.19229.x

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高い降着率の下で進化する原始星の脈動不安定性2012

    • Author(s)
      稲吉恒平
    • Organizer
      日本天文学会
    • Place of Presentation
      龍谷大学
    • Year and Date
      20120319-20120322
  • [Presentation] Supermassive black hole formation by the cold accretion shocks in the first galaxies2011

    • Author(s)
      稲吉恒平
    • Organizer
      初代星・初代銀河研究会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      20111220-20111222
  • [Presentation] 初代銀河形成時の冷たい降着流衝撃波による超巨大ブラックホール形成2011

    • Author(s)
      稲吉恒平
    • Organizer
      第24回理論懇シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立天文台
    • Year and Date
      20111105-20111107
  • [Presentation] 初代銀河形成時の冷たい降着流による超巨大ブラックホール形成2011

    • Author(s)
      稲吉恒平
    • Organizer
      国立天文学会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Year and Date
      20110919-20110922

URL: 

Published: 2013-06-26  

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