2016 Fiscal Year Annual Research Report
超巨大ブラックホールの起源 ―ブラックホール質量は如何にして決まるか―
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15J08816
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
櫻井 祐也 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 超巨大ブラックホール起源 / ブラックホール物理 / 超臨界降着 / 初期宇宙 / 流体シミュレーション / 輻射輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、超巨大ブラックホール起源を説明するモデルの１つである、種BHの超臨界降着による成長に関して数値シミュレーションを用いた研究を行った。ガスがBHに降着する際には、BH近傍でその重力エネルギーが輻射エネルギーに転換され外へ放出される。降着が速く放出輻射強度が強すぎる場合には、より外側領域で輻射の影響により降着が抑制される（輻射フィードバック）。従来の研究ではしばしば放出輻射強度がガス降着率に比例すると仮定されており、この場合輻射フィードバックが起き超臨界降着が実現されない。
実際は降着率が十分大きい場合には降着ガスにより光子が引きずられ放出輻射強度は弱まる。この効果を考慮した光度モデルで、最大光度をエディントン光度に限定した場合の１次元流体シミュレーション研究では、輻射フィードバックは効かず超臨界降着が実現されることが示された。しかしより現実的には最大光度はエディントン光度より大きくなると考えられる。この場合に超臨界降着が実現されるかどうかは明らかでない。
そこで本研究では、光子捕獲がある場合でかつ最大光度がエディントン光度を超える場合に超臨界降着が実現するかどうか明らかにする目的で、BH 降着流の1 次元輻射入り流体シミュレーションを、非平衡化学反応を同時に解きつつ行った。ガス密度、BH 質量、最大光度をパラメータとして計算を行った結果、最大光度がエディントン光度の数１０倍程度でも超臨界降着が実現されることが示された。数値計算結果は、独自に構築した解析モデルから導いた条件とよく一致した。
研究内容を論文にまとめ、Monthly Notices of the Royal Astronomical Society に論文として投稿し出版された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度から予定していた種ブラックホールの成長に関する研究を遂行でき、かつ論文にまとめ出版することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き超巨大ブラックホール起源モデルの調査を行う。前年度と今年度では、直接崩壊モデルと超臨界降着モデルに関して研究を行った。次年度では星団中での種BH形成に関する研究を行う予定である。これにより超巨大BH起源の主要な３モデルに関する調査を行ったことになる。
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