磁気流体数値実験とＸ線観測の連携によるブラックホール候補天体の状態遷移過程の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23340040
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 松元 亮治 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00209660)
• 研究分担者: 根來 均 日本大学, 理工学部, 教授 (30300891) ; 花輪 知幸 千葉大学, 先進科学センター, 教授 (50172953) ; 町田 真美 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教 (50455200) ; 廣瀬 重信 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部ダイナミクス領域, 主任研究員 (90266924)
• 連携研究者: 大須賀 健 国立天文台, 理論研究部, 助教 (90386508) ; 久保田 あや 芝浦工業大学, システム理工学部, 准教授 (00391938) ; 中村 賢仁 九州産業大学, 工学部, 准教授 (00342543) ; 松本 倫明 法政大学, 人間環境学部, 教授 (60308004) ; 宮路 茂樹 千葉大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10157646) ; 山岡 和貴 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 特任准教授 (00365016) ; 横山 央明 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (00311184)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 理論天文学 / X線天文学 / 降着円盤 / 磁気流体力学 / シミュレーション / ブラックホール / 宇宙ジェット / 天体プラズマ

研究概要

理論シミュレーション分野と観測分野の連携によってブラックホール候補天体における降着率変動に伴う状態遷移過程についての共同研究を実施した。HLLD法に基づく磁気流体コードを高次精度化してハードステートからソフトステートへの状態遷移に適用した結果、ブラックホール近傍のダイナモ磁場と外側の強い方位角磁場の磁気リコネクションによる加熱と輻射冷却が釣り合う明るいハードステートが維持されることが明らかになった。超臨界降着流の輻射流体シミュレーションも実施し、潮汐破壊事象 Swift J1644+57 で観測された状態遷移等を説明することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Magneto-hydrodynamic Simulations of a Jet Drilling an HI Cloud : Shock Induced Formation of Molecular Clouds and Jet Breakup (2014)
  • 著者名/発表者名: Asahina, Y., Ogawa, T., Matsumoto, R., Kawashima, T., Furukawa, N., Enokiya, R., Yamamoto, H., Fukui, Y
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convection Causes Enhanced Magnetic Turbulence in Accretion Disks in Outburst (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirose, S., Blaes, O., Krolik, J.H., Coleman, M.S.B., Sano, T
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: Vol.787 ページ: 1(14)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/787/1/1
  • 査読あり
• [雑誌論文] MAXI/GSC Discovery of the Black-Hole Candidate MAXI J1305-704 (2013)
  • 著者名/発表者名: Morihana, K., Sugizaki, M., Nakahira, S., Shidatsu, M., Ueda, Y., Serino, M., Mihara, T., Matsuoka, M., Negoro, H., Kawai, N
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: Vol.65 ページ: L10(5)
  • DOI: 10.1093/pasj/65.5.L10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recurrent Outbursts and Jet Ejections Expected in Swift J1644+57 : Limit-Cycle Activities in a Supermassive Black Hole (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, T., Ohsuga, K., Usui, R., Kawai, N., Negoro, H., Matsumoto, R
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: Vol.65 ページ: L8(5)
  • DOI: 10.1093/pasj/65.4.L8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamo Activities Driven by Magnetorotational Instability and the Parker Instability in Galactic Gaseous Disks (2013)
  • 著者名/発表者名: Machida, M., Nakamura, K.E., Kudoh, T., Akahori, T., Sofue, Y., Matsumoto, R
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: Vol.764 ページ: 81(9)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/764/1/81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined Spectral and Timing Analysis of the Black Hole Candidate MAXI J1659-152, Discovered by MAXI and Swift (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaoka, K., Allured, R., Kaaret, P., Kennea, J.A., Kawaguchi, T., Gandhi, P., Shaposhnikov, N., Ueda, Y., Nakahira, S., Kotani, T., Negoro, H., Takahashi, I., Yoshida, A., Kawai, N., Sugita, S
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: Vol.64 ページ: 32(15)
  • DOI: 10.1093/pasj/64.2.32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comptonized Photon Spectra of Supercritical Black Hole Accretion Flows with Application to Ultraluminous X-ray Sources (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, T., Ohsuga, K., Mineshige, S., Yoshida, T., Heinzeller, D., Matsumoto, R
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: Vol.752 ページ: 18(12)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/752/1/18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global Structure of Optically Thin, Magnetically Supported, Two-Temperature, Black Hole Accretion Disks (2012)
  • 著者名/発表者名: Oda, H., Machida, M., Nakamura, K.E., Matsumoto, R., Narayan, R
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: Vol.64, No.1 ページ: 15(21)
  • DOI: 10.1093/pasj/64.1.15
  • 査読あり
• [学会発表] Global Threedimensional Magnetohydrodynamic Simulations of Hard-to-Soft Transition and Jet Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, R. 他
  • 学会等名: Suzaku-MAXI 2014 "Expanding the Frontiers of the X-ray Universe"
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 20140219-0222
• [学会発表] MAXI observes black-hole X-ray novae from the beginning to the end (2014)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H
  • 学会等名: Suzaku-MAXI 2014 "Expanding the Frontiers of the X-ray Universe"
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2014-02-20
• [学会発表] Numerical Study of Supercritical Accretion Flow onto the Black Hole Using Relativistic Radiation Magnetohydrodynamic Code (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H.R., Ohsuga, K
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] Limit-Cycle Activities in a Tidal Disruption Event by a Supermassive Black Hole (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, T., Ohsuga, K. 他
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] 降着円盤の角運動量輸送問題 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松元亮治
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Reconstruction Method for M1 Equations of Radiative Transfer (2012)
  • 著者名/発表者名: Hanawa, T
  • 学会等名: East Asia Numerical Astrophysics Meeting EANAM2012
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Hot Spine and Compton-Cooled Sheath Structure of Radiation MHD Jet : Observational Feature of Super- Eddington Black Hole Accretion Flow and Outflow (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, T., Ohsuga, K. 他
  • 学会等名: East Asia Numerical Astrophysics Meeting EANAM2012
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-10-31
• [学会発表] Global Threedimensional Magnetohydrodynamic Simulations of Disk Dynamos (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, R. 他
  • 学会等名: East Asia Numerical Astrophysics Meeting EANAM2012
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-10-31
• [学会発表] 3 years all-sky X-ray observations with MAXI (2012)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H
  • 学会等名: Half a Century of X-ray Astronomy
  • 発表場所: Mykonos, Greek
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Global Simulations of Magnetic Environments around Compact Objects (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, R
  • 学会等名: IAU Symposium 290, Feeding Compact Objects : Accretion on All Scales
  • 発表場所: Beijing (China)
  • 年月日: 2012-08-24
• [学会発表] MAXI Team, Discoveries of New Black Hole Transients MAXI J1659-152 and MAXI J1543-564 (2011)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H. 他
  • 学会等名: Suzaku 2011, Exploring the X-ray Universe : Suzaku and Beyond
  • 発表場所: SLAC(USA)
  • 年月日: 20110720-22
• [学会発表] Global 3D MHD Simulations of Disk Dynamo (2011)
  • 著者名/発表者名: 町田真美, 他
  • 学会等名: MHD and Kinetic Processes in Laboratory, Space and Astrophysical Plasmas Workshop
  • 発表場所: 北京大学(中国)
  • 年月日: 2011-06-08
• [備考]
  • URL: http://www.astro.phys.s.chiba-u.ac.jp/mhddisk/