2019 Fiscal Year Research-status Report
相対論的磁気流体シミュレーションで迫る活動銀河核ジェット形成と伝搬・放射の物理
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18K03634
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
水田 晃 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (90402817)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ブラックホール / 一般相対性理論 / 降着円盤 / 宇宙ジェット / 数値流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
活動銀河核ジェットは活動銀河中心の超巨大質量ブラックホーそれを囲む降着円盤の系から噴出し、相対論的速度にまで加速される収束の良いアウトフローである。ジェットはガスの降着によって解放される重力エネルギーの一部を利用し形成されると考えられるが、その機構はよくわかっていない。
ブラックホールのスピンパラメータは観測で直接決定することは困難であり、降着流とそれによって活性化されるジェットのブラックホールスピンパラメータ依存性を昨年度に引き続きより長時間、また、解像度の影響も含めて一般相対論的磁気流体シミュレーションで調べた。注目する特徴的な時間は、磁気回転不安定性による磁場増幅の時間スケールと、磁場が増幅されはじめてから減衰し、次の磁場増幅を迎えるまでの1サイクルの時間である。前者は不安定性の線形成長解析より磁場増幅がおきている場所でのケプラー回転周期程度、後者は、近年のローカルボックスでの高解像度シミュレーションよりその場所での10ケプラー回転周期程度といわれいる。ブラックホールスピンパラメータ0.1, 0.3, 0.5, 0.7の各場合、及びブラックホールスピンパラメータ0.9 の場合には Mizuta et al.(2018)よりも一段高い解像度の計算を行った。降着円盤内部での磁場増幅の時間スケールはブラックホールスピンパラメータが小さくなるにつれて、長くなる傾向が見られた。また、その時間スケールは各ブラックホールスピンパラメータに対する、最内安定軌道半径の少し外側のケプラー回転周期程度であり、線形理論ともよい一致を示した。また、磁気回転不安定性による磁場増幅、磁気拡散による減衰を経て再び磁場増幅期に入るまでの時間スケールは、ケプラー回転の8-10倍の周期となった。また、極軸付近のポインティング成分にもそれに呼応した時間変動性が見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ブラックホールのスピンパラメータ依存性に関する計算では、解析するためには、シミュレーションで十分長い時間発展に至る前に計算が破綻するケースがあった。計算の弱点となる負圧や、磁場の強い箇所のケアを行ったり、短時間数値粘性を増加させるなどのケアを行っている。また、抜本的解決策として計算コードの全面的見直しを行っており、新たな計算コードの開発にも取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
新しい計算コードの開発は順調に進んでおり、テスト計算での確認が済次第、本計算を行いブラックホールスピンパラメータによる系の時間変動制の依存性、降着円盤赤道面付近から鉛直方向に生じる強い磁場の準周期的浮上とそれがジェットのポインティング成分にに与える影響に関する内容をまとめたい。
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| Causes of Carryover |
大型計算機を用いて計算を行った結果のデータを保存するためのストレージケース、ストレージの購入予定であったが、大型計算機システム上で一時的保存領域を確保できたため、翌年度の購入とすることにした。次年度はシミュレーションを数モデル追加するため、本年度未使用分は次年度にデータ保存用ストレージを購入する予定である。
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