Exploring mass and spin of black holes and neutron stars via computations of general relativistic polarized radiative transfer

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K13594
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: The University of Tokyo (2020-2023); National Astronomical Observatory of Japan (2018-2019)
• Principal Investigator: Kawashima Tomohisa 東京大学, 宇宙線研究所, 特任研究員 (90750464)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ブラックホール / 中性子星 / 一般相対論的輻射輸送 / ブラックホールシャドウ / 多波長放射 / 偏光 / イベント・ホライズン・テレスコープ

Outline of Final Research Achievements

We developed a general relativistic radiative transfer code to explore the space-time of compact objects, e.g., black holes and neutron stars, and plasma structure surrounding them. We constructed a new method to constrain the black hole spin through radio images of black hole shadows calculated with the code, and provided theoretical interpretations of the black hole shadow and multi-wavelength observation paper by Event Horizon Telescope, contributing to a large-scale international research project. We also revealed that, in the vicinity of the black holes, the radio image of the formation regions of the relativistic jets will be detected by near future observations.

Free Research Field

理論天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究成果の学術的意義は、まずブラックホールシャドウの観測データに対する理論解釈を行なったことで、ブラックホールの質量に制限を与えるとともに一般相対性理論についての検証が行えたことである。さらに、独自のアイディアにより、現状の観測では制限の難しいブラックホールのスピン値について制限を与える新たな手法を構築したことである。またアインシュタインの一般相対性理論やブラックホールは、社会全体において広く高い関心が持たれている。本研究による上記の成果は最先端の研究成果として各種メディアを通して大きく報道され、サイエンスの普及という意味で大きな社会的意義を担ったといえる。