ブラックホールへ流入する物質と噴出する物質のダイナミクス

• Project/Area Number: 14079205
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 嶺重 慎 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (70229780)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高原 文郎 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (20154891)
• Project Period (FY): 2002 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥39,800,000 (Direct Cost: ¥39,800,000); Fiscal Year 2006: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000); Fiscal Year 2005: ¥8,500,000 (Direct Cost: ¥8,500,000); Fiscal Year 2004: ¥8,900,000 (Direct Cost: ¥8,900,000); Fiscal Year 2003: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000); Fiscal Year 2002: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000)
• Keywords: ブラックホール / 磁場 / 放射場 / 降着流 / 噴出流 / 宇宙ジェット / 電子陽電子対 / 星団 / ジェット / 高エネルギー加速 / 衝撃波 / ガンマ線バースト / 活動銀河核 / X線速星系 / シンクロトロン放射 / X線連星系 / 逆コンプトン散乱

Research Abstract

低質量X線連星系や活動銀河中心のブラックホール候補天体は、激しい時間変動、高エネルギー放射、及びジェット噴出を示す。本研究の目的は、ブラックホールに降着する流れと噴出する流れにおける磁場と物質、放射間の相互作用を理論的に解明することである。今年度は以下の結果を得た。(1)磁気流体降着流構造の研究:磁気タワージェットの放射スペクトルを新しく非熱的電子からの放射を考慮して計算し観測スペクトルをほぼ再現した。(2)超臨界降着流の放射流体力学シミュレーション:2005年度に実施した2次元軸対称放射流体力学シミュレーションデータをもとに、いかにして超臨界降着が可能になっているかを調べたところ、放射の非等方性および光子補足がともに効いていることを定量的に示すことができた。(3)超大光度X線源(ULX)の正体:ULXのX線データを新しく温度勾配をパラメータとするモデルフィットし、ULXはスリム円盤ステートにあること及び、ブラックホール質量はたかだか30倍の太陽質量であることを示した。この結果は、従来の中間質量(太陽質量の100倍以上の質量)ブラックホール説を否定するものである。(4)球状星団のダイナミクス:高密度恒星系における連星系とブラックホールの重力相互作用を調べ、ブラックホールの有無を連星系の数分布で制限する方法を提唱した。(5)相対論的ジェットのモデル:高温の陽子電子プラズマ中に発生する電子陽電子対プラズマの力学をクーロン摩擦やさまざまな輻射過程を考慮に入れて調べ、対プラズマが高速度で脱出することを示した。あわせて二流体プラズマにたいする有用な諸近似公式を導いた。

Research Products

• [Journal Article] Star Clusters with Primordial Binaries : III. Dynamical Interaction between Binaries and an Intermediate Mass (2007)
  • Author(s): Trenti, M., Ardi, E., Mineshige, S., Hut, P.
  • Journal Title: Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 374 Pages: 857-866
• [Journal Article] The core radius of a star cluster containing a massive black hole (2007)
  • Author(s): Heggie, D.C., Hut, P.Mineshige, S., Makino, J., Baumgardt, H.
  • Journal Title: Pub.Astron.Soc.Japan 59(印刷中)
  • NAID: 10023945626
• [Journal Article] Collimated Jet or Expanding Outflow : Possible Origins of GRBs and X-Ray Flashes (2006)
  • Author(s): Mizuta, A., Yamasaki, T., Nagataki, S., Mineshige, S.
  • Journal Title: Astrophys.J. 651 Pages: 960-978
• [Journal Article] Do ULX Really Contain Intermediate-Mass Black Holes? (2006)
  • Author(s): Vierdayanti, K., Mineshige, S., Ebisawa, K., Kawaguchi, T.
  • Journal Title: Pub.Astron.Soc.Japan 58 Pages: 915-923
• [Journal Article] Spectral Energy Distribution of Super-Eddington Flows (2006)
  • Author(s): Heinzeller, D., Mineshige, S., Ohsuga, K.
  • Journal Title: Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 372 Pages: 1208-1216
• [Journal Article] Constraining the Emission Properties of TeV Blazar H1426+428 by the Synchrotron Self-Compton Model (2006)
  • Author(s): Kato, T., Kusunose, M., Takahara, F.
  • Journal Title: Astrophys.J. 638 Pages: 653-658
• [Journal Article] Spectral Properties of Three-dimensional Magnetohydrodynamic Accretion Flows (2005)
  • Author(s): Ohsuga, Ken, Kato, Yoshiaki, Mineshige, Shin
  • Journal Title: Astrophys.J. 627 Pages: 782-789
• [Journal Article] Supercritical Accretion Flows around Black Holes : Two-dimensional, Radiation Pressure-dominated Disks with (2005)
  • Author(s): Ohsuga, Ken, Mori, Masao, Nakamoto, Taishi, Mineshige, Shin
  • Journal Title: Astrophys.J. 628 Pages: 368-381
• [Journal Article] Iron Fluorescent Line Emission from Black Hole Accretion Disks with Magnetic Reconnection-heated Corona (2005)
  • Author(s): Kawanaka, N., Mineshige, S., Iwasawa, K
  • Journal Title: Astrophys.J. 635 Pages: 167-172
• [Journal Article] Coherent Curvature Radiation and Proton Counterflow in the Pulsar Magnetosphere (2005)
  • Author(s): Asano, K., Takahara, F.
  • Journal Title: Astrophys.J. 630
• [Journal Article] Giant Flare of SGR 1806-20 from a Relativistic Jet (2005)
  • Author(s): Yamazaki, R., Ioka, K., Takahara, F., Shibazaki, N.
  • Journal Title: Pub.Astron.Soc.Japan 57
  • NAID: 10023937012
• [Journal Article] Compton Scattering in the Klein-Nishina Regime Revisited (2005)
  • Author(s): M.Kusunose, F.Takahara
  • Journal Title: Astrophys.J. 621 Pages: 285-290
• [Journal Article] Magnetohydrodynamical Accretion Flows : Formation of Magnetic Tower Jet and Subsequent Quasi-Steady State (2004)
  • Author(s): Y.Kato, S.Mineshige, K.Shibata
  • Journal Title: Astrophys.Journal 605 Pages: 307-320
  • NAID: 110001216412
• [Journal Article] Hot Disk Corona and Magnetic Turbulence in Radio-Quiet Active Galactic Nuclei : Observational Constraints (2004)
  • Author(s): J.-M.Wang, S.Mineshige, K.Watarai
  • Journal Title: Astrophys.Journal Letter 607
• [Journal Article] Spectacular Line-Profile Variations during an Eclipse of a Dwarf Nova, IP Peg (2004)
  • Author(s): R.Ishioka, S.Mineshige, D.Nogami, T.Kato
  • Journal Title: Pub.Astron.Soc.Japan 56 Pages: 481-485
• [Journal Article] Electrostatic instability in electron-positron pairs injected in an external electric field (2004)
  • Author(s): K.Asano, F.Takahara
  • Journal Title: Astron.Astrophys. 416 Pages: 1139-1147
• [Journal Article] Constraints on the energetics and plasma composition of relativistic jets in FR II sources (2004)
  • Author(s): M.Kino, F.Takahara
  • Journal Title: Monthly Not.Roy.Astron.Soc. 349 Pages: 336-346
• [Book] Stellar-Mass, Intermediate-Mass, and Supermassive Black Holes (2004)
  • Author(s): S.Mineshige, K.Makishima(ed)
  • Total Pages: 482
  • Publisher: Progress of Theoretical Physics SUPPLEMENT (理論物理学刊行会)
• [Publications] Y.Kato, S.Mineshige, K.Shibata: "Magnetohydrodynamical Accretion Flows : Formation of Magnetic Tower Jet and Subsequent Quasi-Steady State"Astrophys.Journal. (印刷中). (2004)
• [Publications] K.Ohsuga, S.Mineshige: "Spectral energy Distribution in Super-Critical Disk Accretion Flows"Astrophys.Journal. 596. 429-436 (2003)
• [Publications] B.Liu, S.Mineshige, K.Ohsuga: "Spectra from a Magnetic Reconnection-Heated Corona in AGN"Astrophys.Journal. 587. 571-579 (2003)
• [Publications] S.Iwamoto, F.Takahara: "Wien Fireball Model of Relativistic Outflows in Active Galactic Nuclei"Astrophys.Journal. 601. 78-89 (2004)
• [Publications] T.N.Kato, F.Takahara: "Probabilistic description of the first-order Fermi acceleration in shock waves : time-dependent solution by the single-particle approach"Monthly Not.Roy.Astron.Soc.. 342. 639-650 (2003)
• [Publications] K.Asano, F.Takahara: "Photon Emission in a Cascade from Relativistic Protons Initiated by Residual Thermal Photons"Pub.Astron.Soc.Japan. 55. 433-444 (2003)
• [Publications] Asano, T., Takahara, F.: "Photon Emission in Cascade from Relativistic Protons Initiated by Residual Thermal Photons in Gamma Ray Bursts"Pub. Astron. Soc. Japan. 57(印刷中). (2003)
• [Publications] Liu, B., Mineshige, S., Shibata, K.: "A Simple Model for Magnetic Recommection Heated Corona"Astrophys. J.. 572. L173-L176 (2002)
• [Publications] Ohsuga, K., Mineshige, S., Umemura, M., Mori, M.: "Does the Slim-Disk Model Correctly Take into Account Photon Trapping Effects?"Astrophys. J.. 574. 315-324 (2002)
• [Publications] Liu, F., Mineshige, S., F.Meyer, E.Meyer: "Two-Temperature Coronal Flow above Thin Disk"Astrophys. J.. 575. 117-126 (2002)
• [Publications] Kohri, K., Mineshige, S.: "Can Neutrino-Cooled Accretion Disk be an Origin of Gamma-Ray Bursts?"Astrophys. J.. 577. 311-321 (2002)
• [Publications] Shibata, S., Miyazaki, J., Takahara, F.: "On the electric field screening by electron-positron pairs in the pulsar magnetosphere-II"Mon. Not. Roy. Astron. Soc.. 336. 233-240 (2002)