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2016 Fiscal Year Annual Research Report

無衝突降着円盤における磁気回転不安定性の電磁流体解析

Research Project

Project/Area Number 14J00394
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

平林 孝太  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Keywords無衝突プラズマ / 降着円盤 / 磁気流体力学 / 数値シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに開発を完了していた、温度非等方性を考慮した運動論的磁気流体力学(Magnetohydrodynamics; MHD)の数値計算コードを用いて、成層の効果を考慮した無衝突降着円盤の3次元シミュレーションを実施した。降着円盤の幾何学的なスケールと、円盤を構成するプラズマの無衝突性に起因する効果を同時に取り入れた計算としては世界初の試みである。本研究で開発したモデルの特徴のひとつである圧力の「ジャイロ化」(荷電粒子のラーモア旋回からのずれを時間とともに緩和する効果)の時間スケールを中心にパラメータサーベイを行い、磁気回転不安定性(Magnetorotational Instability; MRI)によって駆動される乱流がもたらす角運動量輸送効率の依存性を精査した。主な成果は次のようにまとめられる:1.温度非等方性および成層の影響下でもMRIは従来のMHDと同様に成長可能である。2.ジャイロ化が円盤の回転周期に比べて十分速やかに起こる場合、時空間平均した角運動量輸送効率は従来のMHDと同程度である。3.ジャイロ化の時間スケールを円盤の動的時間スケールに近づけた場合、角運動量輸送効率は飛躍的に大きくなる。
シミュレーション結果から、成層を考慮しない無衝突領域の先行研究と同様に、MRI駆動の擾乱が時間とともに成長する様子が確認された。乱流は円盤の赤道面付近に卓越しており、これは従来のMHDの結果と矛盾しないが、無衝突降着円盤では温度非等方性に由来する角運動量輸送が赤道面近傍により局在することが本研究で新たに明らかになった。これは無衝突円盤では背景の成層構造がより顕著に角運動量輸送メカニズムに反映されることを示唆しており、将来的なグローバル計算における本研究の有用性が期待される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] A new framework for magnetohydrodynamics2016

    • Author(s)
      Hirabayashi, K., M. Hoshino, and T. Amano
    • Journal Title

      Journal of Computational Physics

      Volume: 327 Pages: 851-872

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2016.09.064

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] HLLI-UCT法:HLLI近似Riemann解法と風上型CT法による誘導方程式の高解像度化2016

    • Author(s)
      平林孝太, 天野孝伸, 星野真弘
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第140回総会及び講演会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-11-23 – 2016-11-23
  • [Presentation] Stratified simulation of collisionless accretion disks by kinetic MHD with anisotropic pressure2016

    • Author(s)
      Hirabayashi, K., and M. Hoshino
    • Organizer
      6th East-Asia School and Workshop on Laboratory, Space, Astrophysical Plasmas
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2016-07-13 – 2016-07-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stratified simulations of collisionless accretion disks by kinetic MHD with anisotropic pressure2016

    • Author(s)
      Hirabayashi, K., and M. Hoshino
    • Organizer
      18th International Congress on Plasma Physics
    • Place of Presentation
      Kaohsiung, Taiwan
    • Year and Date
      2016-06-28 – 2016-06-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 温度異方性を考慮したMHDによる無衝突降着円盤の成層シミュレーション2016

    • Author(s)
      平林孝太, 星野真弘, 天野孝伸
    • Organizer
      地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-24

URL: 

Published: 2018-01-16  

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