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

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16J10416
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小川 拓未 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Keywords: ブラックホール / 輻射流体

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、本年度行ったことは、一般相対論的輻射流体計算コードの開発である。
宇宙論的な巨大ブラックホール形成過程の解明にはブラックホール降着円盤の理論的研究が不可欠であるが特に、謎に包まれた超巨大ブラックホールの成長過程の一つの可能性である超臨界降着を研究するにあたっては輻射がガスダイナミクスに与える影響を無視できない。そのため近年、輻射流体シミュレーションにより超臨界降着流の理論は研究されて来たが、光子の振動数がガスダイナミクスに与える影響を考慮したような計算はほとんど行われていない。
そこで、我々は振動数依存型の一般相対論的光子Boltzmann輻射輸送計算コードを作成を目指した。このコードでは光子の運動量空間分布を解くため、これまで良く使用されてきたM1法(これは光子の運動量空間の情報をかなり落とした流体近似のようなもの)では正確に解くことができなかった光学的厚さが1程度のガス領域を正確に記述できる。特にこのような領域ではアウトフローの加速やコンプトン散乱によるスペクトルの変化などが起こり始める領域であるため、これらを正確に解くことは非常に重要だと考えられる。
このようなコードを実装するにあたり、ガスと輻射の相互作用、特にコンプトン散乱の扱いが非常に難しいため、散乱過程を光子モンテカルロ法による散乱計算結果を用いてテーブル化し、Boltzmannコードに組み込むような工夫を行った。本年度はテスト計算のみで終了してしまったが、テスト計算ではスペクトル計算など正確に行えることが確認できた。
次の計算では実際に超臨界降着円盤にこのコードを適用し、円盤のどこでどのようにスペクトルが変化し、結果どのようなスペクトルが円盤から放射されるのかということを研究して行く予定である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。