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輻射輸送と流体の同時計算によるブラックホールスピンの新たな測定法

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0382
補助金の研究課題番号 22J10256 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

高橋 幹弥  筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードブラックホール / 輻射輸送 / 数値シミュレーション / 一般相対性理論 / 降着円盤 / 数値計算
研究開始時の研究の概要

本研究は、ブラックホールの自転速度を明らかにすることを目的とした理論的研究である。そのために、一般相対論的輻射輸送計算と呼ばれる手法を用いてブラックホール近傍の光の軌道や輻射エネルギーの伝播を計算し、実際の観測量を理論的に予言する。理論的に予言した観測量を現実の観測結果と比較することで、現実の観測結果からブラックホールの時点に関する情報の抽出を試みる。これまでの研究からの発展として、ブラックホール近傍の物質の構造を簡易的なものではなく、流体計算によって作成したより現実的な物質の構造に置き換えた計算を行う。これにより、より現実に近い理論予言が可能となる。

研究実績の概要

本年度は、前年度に引き続き、ブラックホールの観測イメージの時間変動に関するシミュレーションを行った。前年度で得られていた結果を、イメージの構造の時間変動とイメージの二次元情報に注目しつつさらに解析を進めた。その結果、観測イメージに現れる三日月状の特徴的な構造とイメージの輝度重心を組み合わせることで。ブラックホールスピンを推定できる新たな手法を提案した。また、新たに提案する手法が、スペースVLBI観測によって検証可能であることも示した。このことは、ブラックホールの最も基本的な特徴であり、ブラックホール近傍で様々な高エネルギー現象の駆動源と考えられているブラックホールスピンを精度良く決める可能性を秘めた物理学的・天文学的に重要な提案である。さらに、将来計画されているスペースVLBI計画への観測提言の一つにもなる。本年度は国内外の学会・研究会で計9件の発表を行った。また、国内外の大学で計3件のセミナーを行い、多くの研究者と議論を深めてきた。その結果、本年度に行った研究成果をまとめた論文を間も無くPablications of the Astronomical Society of Japan誌に投稿する予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] 3D photon conserving code for time-dependent general relativistic radiative transfer: CARTOON2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Mikiya M、Ohsuga Ken、Takahashi Rohta、Ogawa Takumi、Umemura Masayuki、Asahina Yuta
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 517 号: 3 ページ: 3711-3722

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2822

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 時間変動する観測イメージを用いたブラックホールスピンの推定2024

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • 学会等名
      ブラックホール大研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Black hole spin estimation with time-variable observed image2024

    • 著者名/発表者名
      Mikiya Takahashi, Tomohisa Kawashima, Ken Ohsuga
    • 学会等名
      Black hole astrophysics with VLBI 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] M87における三日月状シャドウの時間変動によるブラックホールスピンの測定可能性2023

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • 学会等名
      宇宙における降着現象 ~活動性・多様性の源~
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 時間変動する三日月状シャドウと輝度重心解析によるブラックホールスピンの推定2023

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • 学会等名
      宇宙天体形成史~初代星から生命の起源まで~
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 時間変動する三日月状シャドウと輝度重心解析によるブラックホールスピンの推定2023

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • 学会等名
      日本天文学会2023秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 観測イメージの時間変動を用いたブラックホールスピンの推定2023

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • 学会等名
      天体形成研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 時間変動する観測イメージを用いたブラックホールスピンの推定2023

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥、川島朋尚、大須賀健
    • 学会等名
      第36回理論懇シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Possibility of black hole spin estimation with time-variable “crescent-shaped” shadow in M872023

    • 著者名/発表者名
      Mikiya Takahashi, Tomohisa Kawashima, Ken Ohsuga
    • 学会等名
      Astrophysical Black Holes: A Rapidly Moving Field
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time variation of the "crescent-shaped" shadow and a measurement of the black hole spin in M872023

    • 著者名/発表者名
      Mikiya Takahashi, Tomohisa Kawashima, Ken Ohsuga
    • 学会等名
      European Astronomical Society Annual Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time variation of the crescent shaped shadow and the measurement of the black hole spin in M872023

    • 著者名/発表者名
      Mikiya Takahashi
    • 学会等名
      Black Hole Astrophysics with VLBI
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] M87における三日月状シャドウの時間変動とブラックホールスピンの測定2023

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥
    • 学会等名
      ブラックホールジェット・降着円盤・円盤風研究会2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] M87における三日月状シャドウの時間変動とブラックホールスピンの測定2023

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥
    • 学会等名
      日本天文学会2023春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of Novel General Relativistic Radiative Transfer Code; CARTOON2022

    • 著者名/発表者名
      Mikiya Takahashi
    • 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] 光子数保存を保証する空間3次元一般相対論的輻射輸送コードの開発2022

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥
    • 学会等名
      高エネルギー現象で探る宇宙の多様性II
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 光子数保存を保証する空間3次元一般相対論的輻射輸送コードの開発2022

    • 著者名/発表者名
      高橋幹弥
    • 学会等名
      第35回理論懇シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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