A multiscale approach for prescribing turbulent heating in hot accretion flows

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23451
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kawazura Yohei 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (80725375)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 降着円盤 / プラズマ乱流 / ジャイロ運動論 / 電磁流体力学

Outline of Final Research Achievements

To obtain the energy partition between ions and electrons in hot accretion disks, we conducted two types of numerical simulations: magnetohydrodynamics (MHD) for large scales and gyrokinetics for small scales. For the results of gyrokinetic simulations, we found that ion-to-electron heating is an increasing function of the compressive-to-Alfvenic energy flux ratio. For the MHD results, we found that when there is a mean azimuthal magnetic field, the compressive-to-Alfvenic energy flux ratio is almost two.

Free Research Field

プラズマ物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Event Horizon Telescope (EHT) によってM87ブラックホールシャドーの観測が行われたが、その結果の解釈のためにはイオンと電子のエネルギー配分を知る必要がある。本研究では、大スケールと小スケールをコンシステントに解くマルチスケール手法を用いたことで、これまでにない精度で降着円盤におけるイオンと電子のエネルギー配分を得ることができた。この結果は今後EHTの観測結果をより精度良く解釈する上で重要となる。