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2016 Fiscal Year Research-status Report

輻射磁気流体力学計算に基づく降着円盤の熱平衡曲線

Research Project

Project/Area Number 15K05040
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

廣瀬 重信  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 数理科学・先端技術研究分野, 主任研究員 (90266924)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐野 孝好  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助教 (80362606)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords重力不安定 / 原始惑星系円盤 / 輻射輸送
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、降着円盤の基本方程式の解を「第一原理」から求め、多様な降着円盤の熱力学的性質を「熱平衡曲線」によって体系化して理解することを目的とする。ここで「第一原理」とは、降着円盤を駆動するシアストレスの起源である流体力学不安定と、主要な冷却過程である輻射輸送を、「パラメタリゼーション」を用いずに、直接数値計算を用いて取り扱うことを意味する。平成28年度は、重力不安定が駆動する降着円盤について、特に、中心星からの可視光照射を受ける原始惑星系円盤を対象として研究を進めた。具体的には、中心星からの距離を50天文単位に設定し、面密度と中心星からの可視光照射角度の2つをパラメータとして、重力不安定の非線形発展を調べた。その結果、ある特定の面密度範囲で、重力不安定が駆動する密度波の散逸と輻射冷却の釣り合いがとれた「重力乱流」状態が維持されることがわかった。その面密度範囲の上限値は、(降着円盤での重力不安定を規定する)Toomreパラメータが0.7に相当しており、Toomreパラメータが0.7以下での重力乱流状態は維持されないことを意味している。一方、先行研究で、重力乱流状態と円盤分裂の境界を決めるパラメータとして議論されてきた冷却時間については、本研究では、面密度に依存せずにほぼ一定値をとり、上記の面密度範囲の上限値とは無関係であることが示唆される。また、可視光照射角度に関しては、0.32ラジアンを超えると、赤道面近傍のガス温度が可視光照射による加熱の影響を受けて上昇することにより、重力乱流は弱められることがわかった。これらの結果をまとめた論文は、査読付き学術誌であるMonthly Notices of the Royal Astronomical Society誌に投稿し、受理された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究における研究対象は、大別すると、(A)磁気乱流が駆動する降着円盤と、(B)自己重力乱流が駆動する降着円盤の2つである。(B)については、平成29年度に研究を行う予定であったが、平成27年度に行ったテスト計算の結果が順調であり、また競合する研究が複数あり出来るだけ早く出版する必要も出てきたため、平成28年度に前倒しで研究を進めている。一方、(A)の残りの課題(活動銀河核降着円盤と原始惑星系円盤)についても、平成29年度に研究を行うために必要な予備計算を並行して進めている。

Strategy for Future Research Activity

本研究における研究対象は、大別すると、(A)磁気乱流が駆動する降着円盤と、(B)自己重力乱流が駆動する降着円盤の2つである。最終年度である平成29年度は、平成28年度に行った(A)の研究をさらに推し進めて完成させる(すでに主な計算は終わっているので、出版論文としてまとめる)、とともに、(A)の残りの課題(活動銀河核降着円盤と原始惑星系円盤)について、平成28年度に行った予備計算をもとに、研究を進める。研究計画に変更はないが、優先順位は(B)、(A)とする。

Causes of Carryover

予定していた国外旅費のうちの一部が、出張先の負担で済んだため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

共同研究者との研究打ち合わせのための、国外旅費または国内旅費として使用する。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Princeton University/University of California Santa Barbara/Jet Propulsion Laboratory(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Princeton University/University of California Santa Barbara/Jet Propulsion Laboratory
    • # of Other Institutions
      1
  • [Int'l Joint Research] Hamburg Sternwarte(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      Hamburg Sternwarte
  • [Int'l Joint Research] Nicolaus Copernicus Astronomical Center(Poland)

    • Country Name
      Poland
    • Counterpart Institution
      Nicolaus Copernicus Astronomical Center
  • [Journal Article] Gravito-turbulence in irradiated protoplanetary discs2017

    • Author(s)
      Hirose Shigenobu、Shi Ji-Ming
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 469 Pages: 561~578

    • DOI

      10.1093/mnras/stx824

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The contribution of bulk Comptonization to the soft X-ray excess in AGN2017

    • Author(s)
      J. Kaufman, O. M. Blaes, S. Hirose
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 467 Pages: 1734-1747

    • DOI

      10.1093/mnras/stx193

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Convective quenching of field reversals in accretion disc dynamos2017

    • Author(s)
      Matthew S. B. Coleman, Evan Yerger, Omer Blaes, Greg Salvesen, Shigenobu Hirose
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 467 Pages: 2625-2635

    • DOI

      10.1093/mnras/stx268

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dwarf nova outbursts with magnetorotational turbulence2016

    • Author(s)
      M. S. B. Coleman, I. Kotko, O. Blaes, J.-P. Lasota, S. Hirose
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 462 Pages: 3710-3726

    • DOI

      10.1093/mnras/stw1908

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Gravito-turbulence in irradiated protoplanetary disks2017

    • Author(s)
      Shigenobu Hirose
    • Organizer
      Confronting MHD Theories of Accretion Disks with Observations
    • Place of Presentation
      Kavli Institute for Theoretical Physics, Santa Barbara, USA
    • Year and Date
      2017-02-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 矮新星降着円盤の「第一原理」熱平衡曲線2016

    • Author(s)
      廣瀬重信
    • Organizer
      連星・変光星・低温度星 研究会 2016
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学、横浜市
    • Year and Date
      2016-10-31
  • [Presentation] 中心星の照射を受ける原始惑星系円盤における重力乱流2016

    • Author(s)
      廣瀬重信, Ji-Ming Shi
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学、松山市
    • Year and Date
      2016-09-16
  • [Presentation] Thermal equilibrium curves obtained by radiation MHD simulations2016

    • Author(s)
      Shigenobu Hirose
    • Organizer
      Simulations and Modelling of Relativistic MHD Accretion Discs
    • Place of Presentation
      University of Oxford, Oxford, UK
    • Year and Date
      2016-07-11
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

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