大局的３次元輻射磁気流体計算によるブラックホール・アウトフローの構造と進化の研究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24740127
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 大須賀 健 国立天文台, 理論研究部, 助教 (90386508)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ブラックホール / ジェット / アウトフロー / 降着円盤 / 数値シミュレーション

研究実績の概要

ブラックホール降着円盤で発生する強力なアウトフローは、星間ガスの加熱・電離を通して周囲の星形成活動に影響を与えると考えられている。また、巨大ブラックホールの成長速度にも影響を与えることは間違いない。
まず、質量降着率のきわめて大きな降着円盤、いわゆる超臨界降着流のブラックホール近傍での振る舞いおよびジェットを調べるため、従来の数値計算法に一般相対論効果を組み込んだ一般相対論的輻射磁気流体シミュレーションを実施した。その結果、超臨界降着流から強力な輻射加速型ジェットが噴出することがわかった。また、ブラックホール近傍ではガスの冷却が間に合わず、円盤は高温になることがわかった。この高温領域は未だ解明されていない高エネルギーX線の起源を解き明かす可能性があり、今後詳細に調べる必要がある。
一方、大半の活動銀河核に存在すると考えられる標準降着円盤からの円盤風についても輻射流体シミュレーションで調べた。金属元素のライン吸収によって加速される円盤風が高速の約１０パーセントの速度で噴出することがわかった。この円盤風は中心のブラックホール質量が十分に大きな場合にのみ発生するもので、超巨大ブラックホールの最終進化段階を解き明かす鍵となるに違いない。また、この円盤風は活動銀河核で観測される青方偏移した吸収線を作り出す可能性があり、稼働予定のASTRO-Hで詳しく調べる計画が進行している。

研究成果

• [雑誌論文] Radiation drag effects in black hole outflows from super-critical accretion disks via special relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Hiroyuki R.; Ohsuga, Ken
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psu145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation hydrodynamics simulations of wide-angle outflows from super-critical accretion disks around black holes (2015)
  • 著者名/発表者名: Hashizume, Katsuya; Ohsuga, Ken; Kawashima, Tomohisa; Tanaka, Masaomi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psu132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of Dramatic Optical Variability in SDSS J1100+4421: A Peculiar Radio-loud Narrow-line Seyfert 1 Galaxy? (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Masaomi; Morokuma, Tomoki; Itoh, Ryosuke; Akitaya, Hiroshi; Tominaga, Nozomu; Saito, Yoshihiko; Stawarz, Lukasz; Tanaka, Yasuyuki T.; Gandhi, Poshak; Ali, Gamal; Aoki, Tsutomu; Contreras, Carlos; Doi, Mamoru; Essam, Ahmad; Hamed, Gamal; Hsiao, Eric Y.; Iwata, Ikuru; ..... ; Ohsuga, Ken, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 793 ページ: 26-31
  • DOI: 10.1088/2041-8205/793/2/L26
  • 査読あり
• [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 ページ: 48-56
  • DOI: 10.1093/pasj/psu011
  • 査読あり
• [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, 嶺重慎, 川島朋尚, 大須賀健
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 降着円盤アウトフローの密度/速度構造が与えるスペクトル吸収線への影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田鉄生, 野村真理子, 大須賀健
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] ラインフォース駆動型円盤風の示す時間変動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野村真理子, 大須賀健, 高橋博之
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 一般相対論的輻射磁気流体計算で探る高降着円盤構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋博之, 大須賀健, 関口雄一郎, 川島朋尚
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 輻射磁気流体シミュレーションによるブラックホールの成長とフィードバック (2014)
  • 著者名/発表者名: 大須賀健
  • 学会等名: 超巨大ブラックホール研究推進連絡会」第２回ワークショップ
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県）
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] Ultra Fast Outflowのラインフォース駆動型円盤風モデル II; スペクトル合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田鉄生, 野村真理子, 大須賀健, 海老沢研, 辻本匡弘, 中川友進
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 山形大学（山形県）
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [学会発表] Ultra Fast Outflowのラインフォース駆動型円盤風モデル I; 流体シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村真理子, 大須賀健, 高橋博之, 和田桂一
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 山形大学（山形県）
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [学会発表] 超臨界降着円盤の一般相対論的輻射磁気流体シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋博之, 大須賀健
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 山形大学（山形県）
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [学会発表] 時間依存型輻射輸送方程式を解く特殊相対論的流体力学計算の新解法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大須賀健, 高橋博之
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 山形大学（山形県）
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [学会発表] Global Radiation-MHD Simulations of Super-Eddington Accretion Flows and Outflows (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ohsuga
  • 学会等名: Hyper Accretoion
  • 発表場所: Institute for the Physcs and Mathematics of the Universe（千葉県）
  • 年月日: 2014-04-07 – 2014-04-11
  • 招待講演