2016 Fiscal Year Annual Research Report
超臨界降着による宇宙論的ブラックホール形成過程の解明
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16J10416
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小川 拓未 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | ブラックホール / 超臨界降着 / 超高光度X線源 / 超高光度軟X線源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究課題「超臨界降着による宇宙論的ブラックホール形成過程の解明」に向けてまずすべきことは、単独のブラックホールへの降着現象の解明である。宇宙初期ブラックホールの成長と降着現象は非常に密接に関わっているとされているため、ブラックホールの成長を語る上で単独のブラックホールへの降着現象の特徴、観測可能性などの諸々の性質などの解明が不可欠である。その中でも特に非常に高い降着率をもつ超臨界降着現象が宇宙論的超巨大ブラックホールを形成する上で最重要であるとされている。
単独ブラックホールへの超臨界降着現象の解明のために、まず2次元輻射流体計算コード(Kawashima et al. 2009) を用いて単独ブラックホールに降着するダイナミクスを追った。今回特に注目したのは超臨界降着円盤が観測される角度によってどのような天体として観測されるかということである。降着円盤に供給される質量流入率を変えた複数のモデルで輻射流体計算を行い、その結果、エディントン降着率の300倍程度の質量降着率をもつ超臨界降着円盤は円盤方向から観測すると0.1keV程度の非常にsoftで熱的なX線スペクトルを、円盤垂直方向から観測すると1keV以上のhardで非熱的なX線スペクトルを示すことが示唆された。この結果は、超高光度X線源(非常に高いX線光度をもちhardなスペクトルを持つ天体)と超高光度軟X線源(非常に高いX線光度を持ちhardなスペクトルを持つ天体)を超臨界降着円盤一つで統一的に理解する描像を計算により定量的に支持した初めての例となった。現在発見されている高光度X線天体の統一理解に一つの説得力を与えた点でも意義の有る研究であると言える。
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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
研究費のお陰で特に困ること無く共同研究や国際学会に参加できているので順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究には2つの柱が有り、それは (1)連星ブラックホールの周りの降着現象の解明と理解 (2)一般相対論的輻射流体計算とスペクトル である。
(1)はキール大学(ドイツ)のTobias Illenseer氏との共同研究であり、前年度、前前年度と同様に今年度もまたキール大学に赴き研究の打ち合わせをする予定である。前年度までで2次元計算までのコードは完成しており、今年度の目標は、(a)アウトフローが作る衝撃波領域の観測可能性の検証と(b)3次元計算の2つである。(a)に関しては2次元計算から分かった円盤の大まかの構造を元にアウトフローの量と軌道、どこで衝突するかなどを計算し衝撃波領域の大きさやその光度などを定量的に計算することを目指している。(b)に関してはTobias氏と共同でコードを書き換え3次元計算に対応できるようにすることを目標としている。
(2)に関しては国立天文台の大須賀健 氏、高橋博之 氏との共同研究で振動数依存型の一般相対論的輻射流体コードを作成している。こちらはShibata et al. 2011 を参考に振動数依存型の輻射モーメントの従う方程式を解くコードを目指している。具体的には高橋氏が作成した輻射流体コードを振動数依存型に書き替える作業をしている。
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