輻射流体シミュレーションによる活動銀河中心核の形成と進化の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01J02796
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大須賀 健 京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)
• キーワード: 輻射輸送 / 流体力学 / 活動銀河中心核 / ブラックホール / 降着流 / 降着円

研究概要

ブラックホールとそれを取り巻くガス降着流は、銀河中心核をはじめ、超光度X線源やガンマ線バーストなど、高エネルギー天体のエネルギー源として注目されている。特に近年はブラックホールと銀河バルジに相関があることが分かってきた為、ブラックホール降着流の研究は高エネルギー天体物理の理解にとどまらず、ブラックホールや銀河等、宇宙の天体形成史を理解する為にも重要である。ブラックホール降着流は、その質量降着率に応じて大きく様子が変わることが知られている。そこで私は質量降着率の極めて大きな状況と、反対に小さな状況に注目し、降着流を調べた。
(1)質量降着率が極めて大きな状況では、降着流中で発生した光子がガスもろともブラックホールに吸い込まれる現象(光子捕獲)が起こる。私は降着流中での輻射輸送を解き、光子捕獲を考慮した輻射スペクトルを解いた。その結果、これまで謎に包まれていた超光度X線源の振る舞いが光子捕獲効果で説明できることを発見した。しかも、この天体に、現在注目されている中質量のブラックホールが存在することを予言した。
(2)質量降着率の小さな降着流は高温低密度流となる。そこでは磁場がダイナミクスを支配していると考えられる為、盛んに多次元磁気流体シミュレーションが行われている。しかしながら、観測との比較による磁気降着円盤の検証は、急務であるにも拘らず、輻射輸送計算の困難さの為もあり、これまで行われてこなかった。そこで、私は輻射輸送計算を行い、得られた輻射スペクトルを銀河系中心の観測データと比較することで、磁気降着円盤モデルを検証した。結果として、磁気降着円盤モデルの問題点を明らかにするとともに、磁気円盤モデルが観測を再現する為の条件を解明した。

研究成果

• [文献書誌] K.Ohsuga., S.Mineshige, K.Watarai: "Spectral Energy Distribution in Supercritical Disk Accretion Flows through Photon-trapping Effects"Astrophysical Journal. 596. 429-436 (2003)
• [文献書誌] B.F.Liu, S.Mineshige, K.Ohsuga: "Spectra from a magnetic reconnection-heated corona in Active Galactic Nuclei"Astrophysical Journal. 587. 571-579 (2003)
• [文献書誌] K.Ohsuga, S.Mineshige: "Radiative Effects in Black Hole Accretion Flows"Proceeding of The Interplay among Black Holes, Stars and ISM in Galactic Nuclei. (In press).
• [文献書誌] K.Ohsuga, Y.Kato, S.Mineshige: "Spectra of Three-dimensional Magnetized Accretion Flows"Proceeding of Stellar-Mass, Intermediate-Mass, and Supermassive Black Holes. (In press).
• [文献書誌] K.Watara, K.Ohsuga, S.Mineshige: "Relaxation Oscillations of Luminous Accretion Disk in Microquasar : Spectral Evolution and Observational Implications"Proceeding of Stellar-Mass, Intermediate-Mass, and Supermassive Black Holes. (In press).