2013 Fiscal Year Research-status Report
６次元光子ボルツマン方程式による一般相対論的輻射流体シミュレーション
| Project/Area Number |
25610044
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
|
| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
高橋 労太 苫小牧工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40513453)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅村 雅之 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 教授 (70183754)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | ブラックホール / 輻射輸送 / ボルツマン方程式 / 輻射流体 / 並列計算 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では、６次元光子ボルツマン方程式（光子輻射輸送方程式）を直接数値計算することにより、曲がった時空中での時間変動する光子輻射場の物理的状態を数値的に求める事を目標とする。研究初年度である今年度では、回転ブラックホール時空（カー時空）での６次元位相空間中を全て満たすような計算メッシュの張った上で、それを用いて光子輻射輸送計算を行い、過去の研究で実行されたray-tracing法による計算結果を再現する事を目的とした。研究の最初に数値計算する６次元位相空間中のメッシュであるが、無回転ブラックホール時空（シュバルツシルト時空）および最大回転ブラックホール時空（最大回転カー時空）の場合について、これらのメッシュの計算に成功した。この計算結果は国内の研究会で発表した。これらの計算コードは全て並列計算可能な形式で作成し、並列加速率も満足のいくものであった。次に、これらのメッシュを用いた光子輻射輸送計算を行った。計算はまず空間次元を２次元とし、ブラックホール時空の赤道面上で行った。輻射輸送の計算アルゴリズムは過去のニュートン重力下で実行されたアルゴリズムをもとに、一般相対論的情報が失われないようなアルゴリズムを新たに考案した。行ったテスト計算は一般相対論的なシャドウ・テスト（ブラックホール時空の背景光の伝搬テスト）および光子波面の伝搬テスト（ブラックホール近傍の局所ローレンツ系で等方に光子を放出し、波面の伝搬を追うテスト）を実行した。光子波面テストの方は過去にray-tracing計算が実行されており、今回の計算では過去の計算をほぼ完全に再現する事に成功した。ただ、並列加速率が当初予想していたほど上がらなかったので、この点に関し、共同研究者と議論を行い、改良を加えたアルゴリズムを考案した。現在はこのアルゴリズムを用いた計算コードを作成している段階である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
回転ブラックホール時空中の光子輻射場に対する６次元位相空間を全て満たすような数値計算のメッシュを張ることに成功し、これに基づいて実際に過去の一般相対論的 ray-tracing 計算の結果をほぼ完全に再現する事に成功した。これにより、次年度以降の研究計画を実行するにあたっての問題がないと考えられることから研究はおおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度は一般相対論的輻射場の数値計算コードにより空間２次元での輻射輸送計算を行ったが、まずはこのコードを用いてフルに６次元位相空間中での光子ボルツマン方程式を数値的に直接計算する予定である。これを実行した後、これらのコードを光子散乱を正確に扱えるように拡張した後で、流体計算をカップルさせる計画である。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初予定していたスペックの数値計算コード開発用の計算機を計画よりも安価に購入することが可能となったため。研究発表に関連した旅費が当初の予定よりもかからなかったため。
数値計算データなどのバックアップ用のハードディスクおよび初年度に購入した計算機のメモリなどの計算機関連備品を購入する予定である。
|
-
-
-
[Journal Article] High-Angular-Resolution and High-Sensitivity Science Enabled by Beamformed ALMA2013
Author(s)
Fish, Vincent; Alef, Walter; Anderson, James; Asada, Keiichi; Baudry, Alain; Broderick, Avery; Carilli, Chris; Colomer, Francisco; Conway, John; Dexter, Jason; and 59 coauthors
-
Journal Title
arXiv:1309.3519
Volume: 1309
Pages: 20 pp
-
-
-
