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相対論的磁気流体シミュレーションで迫る活動銀河核ジェット形成と伝搬・放射の物理

研究課題

研究課題/領域番号 18K03634
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

水田 晃  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (90402817)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードブラックホール / 降着円盤 / 一般相対性理論 / 磁気流体力学 / 宇宙ジェット / 一般相対論 / 数値流体力学
研究成果の概要

一般相対論的磁気流体計算によるブラックホール降着流のシミュレーションを行い、規格化されたブラックホールスピンと、系の時間変動性の相関を調べた。より速いブラックホールスピンでは降着円盤最内縁半径が小さくなるため、系の特徴的な時間変動性の原因となる磁気回転不安定性の成長の時間スケールが短くなる。そのため、ブラックホールスピンが小さい場合に比べてより短時間の時間変動性が含まれる傾向が見られた。また、より計算が安定な一般相対論的磁気流体コードの開発を行い、特殊相対論的磁気流体、メトリック固定での一般相対論的磁気流体計算に関しては1次元のテスト計算で既存のコードと同程度の精度が出ていることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

銀河中心の超巨大ブラックホールの極近傍を解像する観測が可能な時代となり、ブラックホール降着流の物理、相対論的ジェット形成の理論モデルを検証可能となりつつある。一方でこれらのイメージだけではブラックホールの基本パラメータであるスピンの計測、決定はまだまだ困難である。ブラックホール降着流では降着円盤内部で磁場増幅、飽和、散逸が繰り返され、その特徴的時間スケールとブラックホールスピンの大きさの相関を考えることで、将来の観測からブラックホールスピンの大きさに制限を与えることが可能か理論的に検討を行った。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 親星外層中を伝搬するガンマ線バーストジェットの3次元相対論的流体シミュレーション、解像度の影響2023

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Gamma-ray burst jet propagation in collapsars in 3D2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizuta
    • 学会等名
      The 9th East Asian Numerical Astrophysics Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コラプサーからの相対論的ガンマ線バーストジェット伝搬の3次元流体シミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      国立天文台天文シミュレーションプロジェクトユーザーズミーティング
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] コラプサーからの相対論的ガンマ線バーストジェット伝搬の3次元流体シミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学研究会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] コラプサーからの相対論的ガンマ線バーストジェット伝搬の3次元流体シミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      第34回理論懇シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ブラックホール降着流シミュレーションのためのGRMHDコードの開発2021

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      ブラックホール磁気圏研究会2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Astrophysical plasma jet2020

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizuta
    • 学会等名
      Workshop on Laboratory Astrophysics: Novel Development in Nonlinear Plasma Physis with Lasers
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Alfven pulses from black hole accretion disk into jets via 3D global GRMHD simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizuta
    • 学会等名
      CHALLENGES AND INNOVATIONS IN COMPUTATIONAL ASTROPHYSICS
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 相対論的ジェットの物理2019

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      宇宙惑星ジェットの数理
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BH spin parameter dependence for episodic Alfven pulse generation from BH accretion disks2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizuta
    • 学会等名
      Workshop to bring together experts on High Energy Astrophysics from Japan and Israel
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Production of intense episodic Alfven pulses: GRMHD simulation of black hole accretion discs2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizuta
    • 学会等名
      East-Asia AGN Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ブラックホール降着流の 3D GRMHD シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      ブラックホール磁気圏研究会2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Relativistic Alfven pulse emission from black hole accretion disk and particle acceleration via wake fields in relativistic jets2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizuta
    • 学会等名
      High Energy Density Laboratory Astrophysics (HEDLA)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ”ブラックホール降着円盤から放出されるアルフヴェンパルスとジェット2018

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ブラックホール降着円盤から放出される大強度アルフヴェンパルスとジェット2018

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大質量ブラックホール降着円盤から放出される大強度アルフヴェンパルスとジェット2018

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      宇宙線研究所共同利用小研究会 「高エネルギー天体現象の多様性」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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