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2020 年度 実績報告書

マルチスケール手法を用いた高温降着流における乱流加熱研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K23451
研究機関東北大学

研究代表者

川面 洋平  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (80725375)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2021-03-31
キーワードブラックホール / 降着円盤 / プラズマ乱流 / 電磁流体力学 / ジャイロ運動論 / マルチスケール
研究実績の概要

本研究の目的はブラックホール降着円盤におけるイオンと電子のエネルギー配分を求めることである.これによりEvent Horizon Telescopeによるブラックホールシャドーの観測に対してより精度の高い解釈を行えるようにすることができると期待できる.
まず本年度は,前年度得たジャイロ運動論を用いた運動論的乱流シミュレーションの結果を論文発表し,学会・ワークショップにて成果を発信した.
さらに,ジャイロ運動論シミュレーションの結果から,大スケールにおける非圧縮なAlfven的揺動と圧縮的な揺動の強度比が,イオンと電子のエネルギー分配に重要となることが分かったため,電磁流体力学(MHD)を用いた磁気回転不安定乱流のシミュレーションを行った.
前年度行ったMHDシミュレーションでは,Alfven的揺動と圧縮的な揺動の強度比はほぼ1対1であると思われたが,モデル方程式を見直し修正を行ったところ1対2~2.5であることが分かった.これを用いてより降着円盤中のイオンと電子の加熱比の公式をより正確化した.このように大スケールの電磁流体力学乱流と小スケールにおけるジャイロ運動論的乱流を結びつけた結果は天体物理学分野では初の試みである.さらにこのシミュレーションでは,支配方程式を簡約化することで,いままでのMHDシミュレーションでは到達できなかった微小スケールの乱流特性も明らかにすることが出来た.現在,電磁流体力学乱流の結果を論文にまとめている最中である.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      オックスフォード大学
  • [国際共同研究] プリンストン大学/アリゾナ大学/メリーランド大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      プリンストン大学/アリゾナ大学/メリーランド大学
    • 他の機関数
      1
  • [雑誌論文] Ion versus Electron Heating in Compressively Driven Astrophysical Gyrokinetic Turbulence2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, A.A. Schekochihin, M. Barnes, J.M. TenBarge, Y. Tong, K.G. Klein, and W. Dorland
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 10 ページ: 041050

    • DOI

      10.1103/PhysRevX.10.041050

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Ion versus Electron Heating in Compressively Driven Astrophysical Gyrokinetic Turbulence2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawazura, A.A. Schekochihin, M. Barnes, J.M. TenBarge, Y. Tong, K.G. Klein, and W. Dorland
    • 学会等名
      International Conference on HIGH ENERGY DENSITY SCIENCE 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MRI乱流におけるAlfveen的揺動と圧縮的揺動の散逸比2020

    • 著者名/発表者名
      川面洋平, A. Schekochihin, M. A. Barnes, W. Dorland, S. A. Balbus
    • 学会等名
      日本物理学会春期大会
  • [学会発表] 圧縮的に駆動されたジャイロ運動論的乱流におけるイオン・電子の加熱比2020

    • 著者名/発表者名
      川面洋平, A.A. Schekochihin, M. Barnes, J.M. TenBarge, Y. Tong, K.G. Klein, and W. Dorland
    • 学会等名
      プラズマ核融合学会第37回年会
  • [学会発表] ほぼトロイダルな外部磁場を持つMRI乱流におけるAlfvenic揺動と圧縮性揺動の比2020

    • 著者名/発表者名
      川面洋平, A. Schekochihin, M. Barnes, S. Balbus, W. Dorland
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学研究会2020
  • [学会発表] ジャイロ運動論を用いた天体プラズマにおける乱流加熱シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      川面洋平, A.A. Schekochihin, M. Barnes, J.M. TenBarge, Y. Tong, K.G. Klein, and W. Dorland
    • 学会等名
      第26回NEXT(数値トカマク)研究会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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