2021 Fiscal Year Research-status Report
一般相対論的な輻射・偏光輸送計算で探る降着ブラックホール・中性子星の質量とスピン
| Project/Area Number |
18K13594
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
川島 朋尚 東京大学, 宇宙線研究所, 特任研究員 (90750464)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ブラックホール / 降着流 / 相対論的ジェット / 一般相対論的輻射輸送 / ブラックホールシャドウ / 高エネルギー宇宙物理 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
降着流や相対論的ジェットのダイナミクス、更にはブラックホールスピンを探る上ではブラックホールシャドウに加えて多波長の観測的特徴を調べることが重要と考えられる。本年度は将来のX線干渉計による空間高分解イメージの撮像に向けて、自身が開発している多波長の一般相対論的輻射輸送コードRAIKOUを拡張し、熱的・非熱的電子によるコンプトン散乱や非熱的電子によるシンクロトロン放射で形成されるX線シャドウイメージの計算を可能にした。
また、近年の電波干渉計による長期観測で、M87ジェットにおいて10年周期の振動が起きていることが明らかになってきた。この周期的な振動の原因は、ブラックホール自転による時空の引きずり効果が引き起こすLense-Thirring歳差である可能性がある。すなわち、ジェットの振動を通してブラックホールのスピンに制限が与えられる可能性がある。そこで、まず共同研究者である高橋博之氏が開発した一般相対論的磁気流体コードUWABAMIを用いてLense-Thirring歳差を伴う降着流とジェットのダイナミクスを計算し、得られた磁気流体データを用いてRAIKOUコードによる多波長輻射輸送計算を実施した。その結果、M87と整合的な時間(重力半径を光が横切る時間の約1万倍、すなわち10年に相当)で歳差運動が起き、電波イメージにもその様子が現れることがわかった。さらにX線では増光現象が見られた。これがLense-Thirring歳差の観測特徴である可能性を含めて、調査を行っている。
また、実装中の偏光計算モジュールについて、降着流の簡単化したモデルからの直線偏光マップのテスト計算を実施し、先行研究の特徴を再現できた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
RAIKOUコードのアルゴリズムと詳細なテスト計算をまとめた論文を執筆し、査読誌に投稿した。また、Lense-Thirring歳差を伴う降着流とジェットをシンクロトロン放射過程と逆コンプトン散乱過程の両方を考慮して実施された多波長輻射輸送計算の例は本研究以外になく、先駆的な研究成果が得られつつある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
Lense-Thirring歳差の観測的特徴の詳細を明らかにする。また、降着流の偏光計算を実施し、X線等での偏光の特徴を明らかにする。
|
| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、予定していた学会等への出張がなくなり研究活動の進行に影響が出たため
|
