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

• 研究課題/領域番号: 25610044
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 苫小牧工業高等専門学校
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 梅村 雅之 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70183754)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: ブラックホール / ボルツマン方程式 / 輻射輸送 / 輻射流体 / 一般相対論 / 輻射輸送方程式 / 並列計算

研究成果の概要

ブラックホール時空などの湾曲時空中の動的な輻射流体において，任意の光学的厚みを持った光子に対し，一般相対論的光子ボルツマン方程式（輻射輸送方程式）を数値的に正確に解く手法は存在しない．本研究では，湾曲時空の動的流体中において，光子の放射・吸収・散乱過程をともなった一般相対論的光子ボルツマン方程式を解く手法を新たに提案し，一般相対論的輻射輸送方程式ソルバーARTISTを開発した（Takahashi, Umemura, 2017, MNRAS, 464, 4567）．ARTISTにより，一般相対論的レイトレーシングの結果を高精度に再現する輻射輸送シミュレーションが可能となった．

研究成果

• [雑誌論文] General relativistic radiative transfer code in rotating black hole space-time: ARTIST (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Rohta; Umemura, Masayuki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 464 号: 4 ページ: 4567-4585
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2479
  • NAID: 120007134940
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of two successive parity-invariant point interactions on one-dimensional quantum transmission: Resonance conditions for the parameter space (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohkichi Konno, Tomoaki Nagasawa, Rohta Takahashi
  • 雑誌名: Annals of Physics 巻: 375 ページ: 91-104
  • DOI: 10.1016/j.aop.2016.09.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scalar field excited around a rapidly rotating black hole in Chern-Simons modified gravity (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Konno, R. Takahashi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 90 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.064011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical Behavior of X-Ray Spectra from Markarian 766 (2014)
  • 著者名/発表者名: Liebmann, A. C.; Haba, Y.; Kunieda, H.; Tsuruta, S.; Takahashi, M.; Takahashi, R.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 780 号: 1 ページ: 35-49
  • DOI: 10.1088/0004-637x/780/1/35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Counter effects of meridional flows and magnetic fields in stationary axisymmetric self-gravitating barotropes under the ideal MHD approximation : Clear examples - toroidal configurations (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Fujisawa, R. Takahashi, Sj. Yoshida & Y. Eriguchi
  • 雑誌名: Monthly Notice of the Royal Astronomical Society 巻: 431 号: 2 ページ: 1453-1469
  • DOI: 10.1093/mnras/stt275
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Angular-Resolution and High-Sensitivity Science Enabled by Beamformed ALMA (2013)
  • 著者名/発表者名: Fish, Vincent; Alef, Walter; Anderson, James; Asada, Keiichi; Baudry, Alain; Broderick, Avery; Carilli, Chris; Colomer, Francisco; Conway, John; Dexter, Jason; and 59 coauthors
  • 雑誌名: arXiv:1309.3519 巻: 1309
• [雑誌論文] Multi-Epoch VERA Observations of Sagittarius A*. I. Images and Structural Variability (2013)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, K., Takahashi, R., Honma, M., Oyama, T., and Kobay ashi, H.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 No.4 号: 4 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/65.4.91
  • 査読あり
• [学会発表] ARTISTコードによる一般相対論的輻射輸送シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: ブラックホール磁気圏研究会2017
  • 発表場所: 南紀白浜「ホテル三楽荘」会議室（和歌山県）
  • 招待講演
• [学会発表] Black Hole Shadowの物理：輪郭から分かる相対論効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: ブラックホール磁気圏研究会
  • 発表場所: 夕張
  • 年月日: 2016-03-02
• [学会発表] ARTISTコードによるブラックホール時空での一般相対論的輻射輸送シミュレー ション (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太、梅村雅之
  • 学会等名: 日本天文学会、2016年秋季年会、S01a
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
• [学会発表] General Relativistic Radiative Transfer Simulations around a Kerr Black Hole (2015)
  • 著者名/発表者名: Rhoda Takahashi
  • 学会等名: Symposium on 'Quarks to Universe in Computational Science (QUCS2015)'
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2015-11-04
  • 国際学会
• [学会発表] ボルツマン方程式によるブラックホール周囲の輻射場の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: 高専フォーラム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-08-27
• [学会発表] ブラックホール・シャドウ周囲での偏光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: ミリ波VLBIによる、ブラックホール天文学の野望と展望
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-07-04
• [学会発表] 「ブラックホール・シャドウ」過去・現在・未来 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: 降着円盤大研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-06-22
  • 招待講演
• [学会発表] ブラックホール時空での光の振る舞い (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: 第２回長野ブラックホール天文教育研究会
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 2015-05-30
• [学会発表] 高精度運動量空間積分によるブラックホール時空中の輻射輸送シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太、梅村雅之
  • 学会等名: 日本天文学会年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 光子ボルツマン方程式によるブラックホール時空での輻射輸送シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太、梅村雅之
  • 学会等名: 第２７回理論懇シンポジウム
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 2014-12-24 – 2014-12-26
• [学会発表] 6次元光子ボルツマン方程式によるブラックホール時空での輻射輸送シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: 「超巨大ブラックホール研究推進連絡会」第２回ワークショップ
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2014-11-03
• [学会発表] ボルツマン方程式による一般相対論的輻射輸送シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太、梅村雅之
  • 学会等名: 日本天文学会年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Constraining the size of dark region around M87 black hole by space-VLBI observations with two satellites (2013)
  • 著者名/発表者名: Rohta Takahashi
  • 学会等名: Chinese space-VLBI workshop
  • 発表場所: Shanghai Astronomical Observatory
  • 招待講演
• [学会発表] 一般相対論的光子ボルツマン方程式の直接数値計算コードの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋労太
  • 学会等名: 筑波大学計算科学研究センター学際共同利用平成２５年度成果発表会
  • 発表場所: 筑波大学