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2023 年度 実績報告書

一般相対論的な輻射・偏光輸送計算で探る降着ブラックホール・中性子星の質量とスピン

研究課題

研究課題/領域番号 18K13594
研究機関東京大学

研究代表者

川島 朋尚  東京大学, 宇宙線研究所, 特任研究員 (90750464)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
キーワードブラックホール / 一般相対論的輻射輸送計算 / 降着円盤 / 相対論的ジェット / Event Horizon Telescope / 偏光
研究実績の概要

最終年度には、Lense-Thirring歳差運動(ブラックホールのスピンが引き起こす歳差運動)を伴う降着流と相対論的ジェットの多波長スペクトルおよびイメージを計算した。その結果、X線およびガンマ線で強い変動が現れることがわかった。また、計算したモデルにおいては、電波のエネルギー帯においてブラックホール半径を光が横切る時間のおよそ1万倍の時間スケールで周期的な変動を起こすことがわかった。この結果は超大質量ブラックホールM87の観測結果とも整合的である。また、一般相対論的多波長輻射輸送コードRAIKOUに偏光の計算モジュールを開発実装した。具体的には、強い重力場による偏光ベクトルの変化やコンプトン散乱における偏光の計算が可能になった。また、これまでに開発してきたRAIKOUコードについてまとめた論文が、Astrophysical Journalに出版された (Kawashima et al. 2023)。
研究期間全体においては、一般相対論的輻射輸送により得られるブラックホールシャドウの電波イメージを通してブラックホールスピンに制限を与える新たな手法を構築するとともに(Kawashima et al. 2019)、Event Horizon Telescopeによるブラックホールシャドウの観測論文について理論解釈を行い、大規模な国際研究プロジェクトへ貢献した(EHTC2019等)。さらにブラックホール近傍の相対論的ジェット内のプラズマからの放射イメージが将来観測で検出される可能性があり、これがブラックホールスピンの推定や相対論的ジェット形成機構に関する新たな知見を得られる可能性を示した(Kawashima et al. 2021)。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学ヘイ スタック観測所/スミソニアン天体物理学観測所/アリゾナ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      マサチューセッツ工科大学ヘイ スタック観測所/スミソニアン天体物理学観測所/アリゾナ大学
  • [国際共同研究] フランクフルト大学/マックスプランク電波天文学研 究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      フランクフルト大学/マックスプランク電波天文学研 究所
  • [国際共同研究] ラドバウド大学(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      ラドバウド大学
  • [国際共同研究] ペリメーター研究所(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      ペリメーター研究所
  • [国際共同研究] 台湾中央研究院 天文及天文物理研究所(その他の国・地域)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      台湾中央研究院 天文及天文物理研究所
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring2024

    • 著者名/発表者名
      The Event Horizon Telescope Collaboration
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 964 ページ: L25~L25

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ad2df0

  • [雑誌論文] Ordered magnetic fields around the 3C 84 central black hole2024

    • 著者名/発表者名
      Paraschos G. F.、Kim J.-Y.、Wielgus M.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 682 ページ: L3~L3

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202348308

  • [雑誌論文] The persistent shadow of the supermassive black hole of M 872024

    • 著者名/発表者名
      The Event Horizon Telescope Collaboration
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 681 ページ: A79~A79

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202347932

  • [雑誌論文] RAIKOU (来光): A General Relativistic, Multiwavelength Radiative Transfer Code2023

    • 著者名/発表者名
      Kawashima Tomohisa、Ohsuga Ken、Takahashi Hiroyuki R.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 949 ページ: 101~101

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acc94a

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Precessing jet nozzle connecting to a spinning black hole in M872023

    • 著者名/発表者名
      Cui Yuzhu、Hada Kazuhiro、Kawashima Tomohisa、 et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 621 ページ: 711~715

    • DOI

      10.1038/s41586-023-06479-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet2023

    • 著者名/発表者名
      Lu Ru-Sen、Asada Keiichi、Krichbaum Thomas P.、et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 616 ページ: 686~690

    • DOI

      10.1038/s41586-023-05843-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Decomposing the Spectrum of Ultraluminous X-Ray Pulsar NGC 300 ULX-12023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shogo B.、Noda Hirofumi、Enoto Teruaki、Kawashima Tomohisa、Inoue Akihiro、Ohsuga Ken
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 955 ページ: 124~124

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acf0bb

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparison of Polarized Radiative Transfer Codes Used by the EHT Collaboration2023

    • 著者名/発表者名
      Prather Ben S.、Dexter Jason、Moscibrodzka Monika、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 950 ページ: 35~35

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acc586

  • [雑誌論文] Spectral analysis of a parsec-scale jet in M 87: Observational constraint on the magnetic field strengths in the jet2023

    • 著者名/発表者名
      Ro Hyunwook、Kino Motoki、Sohn Bong Won、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 673 ページ: A159~A159

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202142988

  • [雑誌論文] First M87 Event Horizon Telescope Results. IX. Detection of Near-horizon Circular Polarization2023

    • 著者名/発表者名
      The Event Horizon Telescope Collaboration
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 957 ページ: L20~L20

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acff70

  • [雑誌論文] Polarimetric Geometric Modeling for mm-VLBI Observations of Black Holes2023

    • 著者名/発表者名
      Roelofs Freek、Johnson Michael D.、Chael Andrew、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 957 ページ: L21~L21

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acff6f

  • [雑誌論文] Dynamical energy dissipation of relativistic magnetic bullets2023

    • 著者名/発表者名
      Kusafuka Yo、Asano Katsuaki、Ohmura Takumi、Kawashima Tomohisa
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 526 ページ: 512~522

    • DOI

      10.1093/mnras/stad2804

  • [雑誌論文] A Search for Pulsars around Sgr A* in the First Event Horizon Telescope Data Set2023

    • 著者名/発表者名
      Torne Pablo、Liu Kuo、Eatough Ralph P.、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 959 ページ: 14~14

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acf4f2

  • [学会発表] 相対論的ジェット中における散乱を考慮した一般相対論的偏光輻射輸送計算2024

    • 著者名/発表者名
      竹林晃大、大須賀健、川島朋尚
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
  • [学会発表] Lense-Thirring 歳差運動を伴う ブラックホール降着流と相対論的ジェットの多波長放射特性2024

    • 著者名/発表者名
      川島朋尚、大須賀健、高橋博之
    • 学会等名
      ブラックホール磁気圏研究会2024
  • [学会発表] レンズ-シリング歳差運動を伴うブラックホール降着流と相対論的ジェットの多波長放射特性2024

    • 著者名/発表者名
      川島朋尚、大須賀健、高橋博之
    • 学会等名
      ブラックホール大研究会
  • [学会発表] Particle-In-Cell Simulations of Mushroom-instability-driven Magnetic Reconnections in Collisionless Relativistic Jets2023

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Kawashima, Seiji Ishiguro, Toseo Moritaka, Ritoku Horiuchi, Kohji Tomisaka
    • 学会等名
      MR2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PIC Simulations of Mushroom-instability-driven Magnetic Reconnections in Collisionless Relativistic Jets2023

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Kawashima, Seiji Ishiguro, Toseo Moritaka, Ritoku Horiuchi, Kohji Tomisaka
    • 学会等名
      ASTRONUM2023 (15th International Conference on Numerical Modeling of Space Plasma Flows)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lense-Thirring 歳差を伴う降着流・ジェットからの多波長放射の時間変動解析2023

    • 著者名/発表者名
      川島朋尚、大須賀健、高橋博之
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] ブラックホール降着流および相対論的ジェットの 一般相対論的多波長輻射輸送計算 ~そしてマルチメッセンジャー研究へ~2023

    • 著者名/発表者名
      川島朋尚、大須賀健、高橋博之、浅野勝晃
    • 学会等名
      MHD2023 (宇宙プラズマの活動性~天体形成から高エネルギー現象まで~)
  • [学会発表] Lense-Thirring歳差を伴う降着流・相対論的ジェットの多波長放射特性2023

    • 著者名/発表者名
      川島朋尚、大須賀健、高橋博之
    • 学会等名
      山田研究会「宇宙における降着現象 ~活動性・多様性の源~」
  • [学会発表] ブラックホール周囲の構造解明に向けたコンプトン散乱を考慮した一般相対論的偏光輻射輸送計算コードの開発2023

    • 著者名/発表者名
      竹林晃大、大須賀健、川島朋尚
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] Lense-Thirring歳差運動を伴う降着流と 相対論的ジェットの多波長輻射特性2023

    • 著者名/発表者名
      川島朋尚、大須賀健、高橋博之
    • 学会等名
      第36回 理論懇シンポジウム
  • [学会発表] Lense-Thirring歳差運動を伴う 降着流・相対論的ジェットの輻射特性2023

    • 著者名/発表者名
      川島朋尚、大須賀健、高橋博之
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学研究会2023
  • [備考] 初撮影から1年後のM87ブラックホールの姿

    • URL

      https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/news/14656/

  • [備考] 歳差運動するM87ジェットの噴出口~巨大ブラックホールの「自転」を示す新たな証拠~

    • URL

      https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/news/14122/

  • [備考] M87巨大ブラックホールを取り巻く降着円盤とジェットの同時撮影に初めて成功

    • URL

      https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/news/13485/

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公開日: 2024-12-25  

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