巨大ブラックホールの宇宙論的進化にみられる超臨界降着効果

• 研究課題/領域番号: 26400229
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 嶺重 慎 京都大学, 理学研究科, 教授 (70229780)
• 連携研究者: 大須賀 健 国立天文台, 理論研究部, 助教 (90386508)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ブラックホール天文学 / 降着流 / アウトフロー / 輻射流体力学 / 輻射輸送 / パルサー / X線分光 / 一般相対性理論 / ブラックホール / ジェット / 放射圧 / 逆コンプトン散乱 / 計算コード / 国際研究者交流（ドイツ）

研究成果の概要

古典的限界を超えてコンパクト天体にガスが降り積もる「超臨界降着」という現象がある。われわれはこの問題に先駆的な輻射流体シミュレーションにより取り組み、ブラックホールの宇宙論的成長過程に関わる以下の課題に取り組んだ。１．輻射フィードバック効果によりブラックホールから中性ガスアウトフローが噴出することを発見し、２．コンプトン散乱により変形されたX線スペクトルを計算して謎とされた特異な硬X線観測スペクトルを説明し、３．バイナリーブラックホールの超臨界降着シミュレーションを実行した。また派生した話題として強磁場中性子星への超臨界降着シミュレーションを実行し、超高光度X線パルサーの正体を明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] キール大学(ドイツ)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] キール大学(ドイツ)
• [雑誌論文] Radiation hydrodynanmic simulations of a super-Eddington accretor as a model for ultra-luinous sources (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, T., Mineshige, S., Kawashima, T., Ohsuga, K., Hashizume, K.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 2 ページ: 33-33
  • DOI: 10.1093/pasj/psx006
  • 査読あり
• [雑誌論文] New method for probing Kerr space-time based on imaging observation of in-falling gas blob (2016)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, K., Mineshige, S.
  • 雑誌名: Pub. Astron. Soc. Japan 巻: 68 号: 3
  • DOI: 10.1093/pasj/psw019
  • 査読あり
• [雑誌論文] A radiation-hydrodynamic model of accretion columns for ultra-luminous X-ray pulsars (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Kawashima, Shin Mineshige, Ken Ohsuga, Takumi Ogawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 号: 5 ページ: 83-89
  • DOI: 10.1093/pasj/psw075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison between Radiation-Hydrodynamic Simulation of Supercritical Accretion Flows and a Steady Model with Outflows (2015)
  • 著者名/発表者名: Jiao, C-L., Mineshige, S., Takeuchi, S., Ohsuga, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 806 号: 1 ページ: 93-110
  • DOI: 10.1088/0004-637x/806/1/93
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] How does a secular instability grow in a hyperaccretion flow? (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura, M., Mineshige, S., Kawanaka, N.
  • 雑誌名: Pub. Astron. Soc. Japan 巻: 67 号: 5
  • DOI: 10.1093/pasj/psv070
  • 査読あり
• [雑誌論文] New method for black-hole spin measurement based on flux variation from an infalling gas ring (2015)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, K., Mineshige, S.
  • 雑誌名: Pub. Astron. Soc. Japan 巻: 67 号: 6
  • DOI: 10.1093/pasj/psv074
  • 査読あり
• [雑誌論文] 25 Years of Self-Organized Criticality: Solar and Astrophysics (2014)
  • 著者名/発表者名: Aschwanden M. J., Crosby, N. B., Dimitropoulou, M., Georgoulis, M. K., Hergarten, S., McAteer, J., Milovanov, A. V., Mineshige, S., Morales, L., Nishizuka, N. 他5名
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: - 号: 1-4 ページ: 1-120
  • DOI: 10.1007/s11214-014-0054-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiation hydrodynamic instability in a plane-parallel, super-Eddington atmosphere: A mechanism for clump formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, Shun; Ohsuga, Ken; Mineshige, Shin
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 号: 2 ページ: 48-56
  • DOI: 10.1093/pasj/psu011
  • NAID: 40020091145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outflow Launching Mechanisms (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohsuga, K., Mineshige, S
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: Vol.88 号: 1-4 ページ: 353-369
  • DOI: 10.1007/s11214-013-0017-3
  • 査読あり
• [学会発表] Overview on Black Hole Accretion Flow and Outflow (2017)
  • 著者名/発表者名: 嶺重慎
  • 学会等名: Black Hole Astrophysics with VLBI
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 2017-03-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 多次元超臨界降着による宇宙初期の巨大ブラックホール形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹尾英俊
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 超臨界降着流のラインスペクトルの輻射輸送計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北木孝明
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ブラックホールへ落下するスパイラルガス雲の運動と放射特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森山小太郎
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 強磁場中性子星の超臨界降着柱の構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川島朋尚
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ブラックホール研究～今昔物語から将来へ (2017)
  • 著者名/発表者名: 嶺重慎
  • 学会等名: 高宇連シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2017-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] ブラックホールへの落下ガス雲撮像画像を用いたKerr 時空niの新検証法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森山小太郎
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] ULXパルサーの超臨界降着シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 川島朋尚
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] バイナリーブラックホールへの超臨界降着 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川拓未
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 熱的コンプトン冷却を考慮した超臨界降着流のパラメータサーベイ (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川拓未
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] ニュートリノ冷却優勢円盤の不安定性と時間進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木邑真理子
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] ブラックホールへ落下するガスリングの光変動に基づくスピンの新測定法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森山小太郎
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [図書] ブラックホール天文学（新天文学ライブラリー３） (2016)
  • 著者名/発表者名: 嶺重 慎
  • 総ページ数: 306
  • 出版者: 日本評論社