| 研究課題/領域番号 |
22K03686
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分16010:天文学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 (2023)
京都大学 (2022) |
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研究代表者 |
川中 宣太 東京都立大学, 理学研究科, 特任研究員 (60507838)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ブラックホール / 降着円盤 / 連星 / 重力レンズ / 位置天文学 / 恒星進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
銀河系内はブラックホールが1億個程度存在すると考えられている。これらの位置と質量には、その元となる大質量星が進化の末に重力崩壊してブラックホールとなるまでの過程が反映されているはずであるが、現在知られている銀河系内ブラックホールは数十個程度にとどまっており、またその殆どは恒星との近接連星に偏っている。より多くの多様な銀河系内ブラックホールの探査とそれらの位置と質量を調べる、いわば「ブラックホールの人口調査」がブラックホール形成過程を探る上で重要であり、本研究ではその方法の確立を目指す。星・連星の進化過程や超新星爆発の機構の研究にも波及効果が期待できる。
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| 研究実績の概要 |
大質量星の進化理論計算や銀河系の星形成率に基づいてざっと評価すると、銀河系内には1億個程度ブラックホールが存在すると考えられる。しかし、これまで検出されているものの殆どは星と連星を組んで質量降着によってX線連星として観測されているもののみである。質量降着を伴わないブラックホール連星や単独で存在するブラックホールもできるだけ多く検出することで無バイアスな銀河系内ブラックホールのカタログを作ることができ、ブラックホール形成過程に関するより一般的な手がかりが得られると期待できる。本課題では(1)質量降着を伴わないブラックホール連星の位置・速度分布を考慮に入れた観測可能性を議論して論文にまとめる(2)星間物質を降着して輝く孤立ブラックホールの多波長スペクトルを計算し、観測可能性も考察して論文にまとめる(3)重力レンズの観測による孤立ブラックホールの検出数の期待値の計算とそこから推定できるブラックホール形成に関する情報について論文にまとめる、の3つの目標を掲げている。まず(1)に関しては論文が1編受理・出版されたのに加え、関連する論文が2編受理され1編出版され、目標以上の達成度があったと考えている。一方で(2)(3)についてはいずれも議論はある程度進んだものの論文投稿にまでは至っていない。しかし(2)は関連する研究としてブラックホール降着流からのX線スペクトルの計算、ブラックホールへの大質量降着による周辺物質へのフィードバックに関する研究が完成し、投稿した論文1編が受理・出版され、もう1編は受理まであと少しの段階にある。また、(3)も論文準備は最終段階にあり、投稿目前まできている。
さらに本年度は(1)(3)に関連して現在計画中の国産位置天文衛星 JASMINE のサイエンス検討コアチームに加入し、ブラックホール探査を中心としたサイエンスの検討を開始している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
まず位置天文観測によるブラックホール連星の検出予測に関しては論文投稿後の改訂等もスムーズに進み、受理・出版に至った。さらに追加で関連論文が2編受理・出版に至るなど、想定以上の成果が出ている。孤立ブラックホールへの質量降着に関しては共同研究者の健康面もあって研究が大きく滞り、論文執筆にまで至っていない状況である。一方で関連論文を2編投稿（うち1編は受理・出版）しており、本編の研究にもはずみがつきつつある。また、孤立ブラックホールの重力レンズによる検出に関する研究は共同研究者との議論・計算・論文執筆は順調に進んでいたが、計算の予想外の困難もあり、投稿は年度内には間に合わなかったもののその寸前までは到達している。
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| 今後の研究の推進方策 |
まずブラックホール連星の検出に関しては Gaia については一定の成果を出せたので、予定に従い銀河系バルジをターゲットにして JASMINE 等の観測による検出予測を行い、論文化を進める。また、孤立ブラックホールへの質量降着については共同研究の再開の目処が未だに立っていないため、一旦計画を変更して研究代表者が中心となって質量降着する孤立ブラックホールの観測的特徴を解析的手法を用いて予測し、論文にまとめる方針に切り替える。さらに重力レンズによる探査については、前年度でほぼ完成している研究の続編として、ブラックホールによる位置天文重力レンズの将来の望遠鏡での観測予測を行う計画である。これについてはツールはほぼ揃っているので早めに仕上げられると予想している。
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