Electromagnetic cascade in a black hole magnetosphere

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14712
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Hiroshima University (2020-2022); Tohoku University (2019)
• Principal Investigator: Kisaka Shota 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (10639107)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ブラックホール / 活動銀河中心核 / 高エネルギーガンマ線 / 粒子シミュレーション

Outline of Final Research Achievements

The mechanism of relativistic jets launched from black holes is one of the most mysterious phenomena in astrophysics. To understand this mechanism, it is essential to elucidate the injection process of charged particles to the inside of the jet. In this study, we investigate the electromagnetic cascade phenomena occurring in the vicinity of a black hole using a plasma particle simulation code that appropriately incorporates general relativistic effects and particle creation. As a result, we quantitatively evaluated observably verifiable physical quantities such as the luminosity of gamma rays accompanied with particle creation.

Free Research Field

高エネルギー天体物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一般相対論的効果が顕著なブラックホールのごく近傍の物理の検証が、電波による直接イメージ観測などで可能になってきた。本研究はもう一つの直接観測の手段である、極めて短時間の変動を示すガンマ線の明るい増光現象をターゲットとし、その観測データから得られる情報の解釈に不可欠なものである。本研究で得られた結果は、ブラックホールから放出される相対論的ジェットに関係する様々な高エネルギー物理現象の解明につながると期待できる。