三次元一般相対論的電磁流体シミュレーションで迫る活動銀河核ジェットの力学進化

通过三维广义相对论磁流体动力学模拟研究活跃星系核喷流的动力学演化

• 批准号: 20K14473
• 负责人: 松本 仁
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Keio University (2021-2022)Fukuoka University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14473/
• 关键词: 活動銀河核ジェット; 相対論的電磁流体シミュレーション; 不安定性; 流体不安定性; 数値シミュレーション; 流体

昨年度の軸対称二次元相対論的電磁流体シミュレーションにより、磁気極性の反転を繰り返すジェットは、伝播中、磁気中性面で磁気散逸が生じ加速されることがわかった。しかし、ジェットの安定性には、非軸対称モードの不安定性が大きな影響を与えるため三次元性が不可欠である。そこで、本年度は、計算領域の底から境界条件として相対論的ジェットを注入しジェットの伝搬を調べる三次元シミュレーションを行った。相対論的ジェットは超音速流であるため銀河間媒質を伝搬する際、ジェットの先端領域で衝撃波が形成される。衝撃波を通過した元々ジェット成分である流体要素は、圧縮を受けるがジェット伝搬方向への行き場を失い、ジェット側面に漏れ出ることでジェットを取り囲むコクーン媒質となる。ジェットとコクーン媒質の圧力差が引き金となり、ジェットは過圧縮・過膨張を繰り返すことでジェット半径の振動が生じる。この振動にともなう非軸対称モードの流体不安定性が成長することでジェット境界は不安定となる。磁気極性が反転しないジェットモデルにおいて、トロイダル磁場の磁場強度をパラメータにし、ジェット伝搬中におけるジェット境界の安定性を調べた。その結果、ジェットの磁気圧がガス圧よりも大きくなると振動にともなう非軸対称モードの流体不安定性の成長を抑えることがわかった。その一方で、トロイダル磁場が強くなるにつれてKink不安定性の成長が確認され、直進的なジェット構造が進行方向に対して曲げられることがわかった。

Yesterday annual の axis called secondary yuan phase theory of seaborne seaborne シ electric magnetic ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り, magnetic polarity 気 の inverse planning を Qiao り return す ジ ェ ッ ト は, 伝 in feeding, magnetic 気 neutral surface magnetic 気 で dissipative が raw じ accelerate さ れ る こ と が わ か っ た. し か し, ジ ェ ッ ト の stability に は, non axis said seaborne モ ー ド の labile が big き な influence を and え る た め three-d sex が not owe で あ る. そ こ で, this year's は, computing の bottom か ら boundary conditions と し て in theory of seaborne ジ ェ ッ ト を injection し ジ ェ ッ ト の 伝 move を adjustable べ る three-d シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. Phase theory of seaborne ジ ェ ッ ト は supersonic flow で あ る た め intergalactic medium を 伝 move す る interstate, ジ ェ ッ ト の apex field が で blunt shock wave formed さ れ る. Blunt shock wave を through し た yuan 々 ジ ェ ッ ト composition で あ る は fluid elements, 圧 shrinkage を け る が ジ ェ ッ ト 伝 moving direction へ の き field を い loss, ジ ェ ッ ト に れ leakage out side る こ と で ジ ェ ッ ト を take り 囲 む コ ク ー ン medium と な る. ジ ェ ッ ト と コ ク ー の ン medium pressure difference が lead き gold と な り, ジ ェ ッ ト は overly 圧 shrinkage, swelling を Qiao り return す こ と で ジ ェ ッ ト radius の born vibration が じ る. <s:1> <s:1> vibration にと なう non-axial symmetry モ ド ド <s:1> fluid instability が growth する とでジェット とでジェット realm となる instability となる. Magnetic polarity 気 が inverse planning し な い ジ ェ ッ ト モ デ ル に お い て, ト ロ イ ダ ル の magnetic intensity を パ ラ メ ー タ に し, ジ ェ ッ ト 伝 move in に お け る ジ ェ ッ ト realm の stability を adjustable べ た. そ の results, ジ ェ ッ ト の magnetic 気 圧 が ガ ス 圧 よ り も big き く な る と vibration に と も な う non axis said seaborne モ ー ド の fluid labile の を growth inhibition え る こ と が わ か っ た. そ の で, ト ロ イ ダ ル strong magnetic field が く な る に つ れ て Kink labile の growth が confirm さ れ, straight into the な ジ ェ ッ ト tectonic が direction に し seaborne て qu げ ら れ る こ と が わ か っ た.

项目成果

2D numerical study for magnetic field dependence of neutrino-driven core-collapse supernova models

• DOI: 10.1093/mnras/staa3095
• 发表时间: 2020-08
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: J. Matsumoto;T. Takiwaki;K. Kotake;Y. Asahina;H. R. Takahashi

Magnetic support for neutrino-driven explosion of 3D non-rotating core-collapse supernova models

3D非旋转核心塌陷超新星模型中微子驱动爆炸的磁力支持

• DOI: 10.1093/mnras/stac2335
• 发表时间: 2022
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Matsumoto Jin;Takiwaki Tomoya;Kotake Kei;Asahina Yuta;Takahashi Hiroyuki R.
• 通讯作者: Takahashi Hiroyuki R.

Magnetohydrodynamics with Swirling Flow: Astrophysical Impacts via Plasma Outflows

旋流磁流体动力学：等离子体流出对天体物理的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Jin Matsumoto;Youhei Masada
• 通讯作者: Youhei Masada

磁場反転ジェットの伝搬タイナミクス

磁场反转射流的传播动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Koiwai T.;Wimmer K.;Doornenbal P.;Obertelli A.;Barbieri C.;Duguet T.;Holt J.D.;Miyagi T.;Navratil P.;Ogata K.;Shimizu N.;Soma V.;Utsuno Y.;et al.;Yevgeny Stadnik;松本仁
• 通讯作者: 松本仁

リーズ大学(英国)

利兹大学（英国）