アウトフロー現象の理論研究と観測との比較で迫る超巨大ブラックホール形成過程の解明

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ブラックホール降着円盤から噴出する円盤風は，降着円盤から質量を引き抜き，周囲を取り巻くガスに運動量やエネルギーを注入（フィードバックを及ぼす）ことで超巨大ブラックホールの形成過程および銀河との共進化に影響を及ぼしていると考えられる．しかしながら，その具体的な解明には至っていない．特に，エディントン限界を超えた降着率（超臨界降着流）を示すブラックホール天体は，超巨大ブラックホールの成長を解明する上で重要である．将来的には降着率の大きく異なる降着流+円盤風を単一の数値計算コードで扱うことを前提に，本年度は，超臨界降着流を持つ恒星質量ブラックホールに着目した研究をおこなった．具体的には，活動銀河核（大質量ブラックホール+降着円盤）におけるラインフォース（金属元素が紫外光を束縛-束縛遷移吸収する際に受ける輻射力）駆動型円盤風の輻射流体シミュレーション（Nomura et al. 2020, 2021）を10太陽質量のブラックホール周囲の超臨界降着流の遠方領域に適用し，ラインフォースによって駆動される円盤風を調べた．その結果，質量降着率がエディントン限界の~100倍以上の場合，速度~1000 km/sのラインフォース駆動型円盤風が発生することがわかった．ただし，その質量放出率は降着率の~1%であり，ブラックホール近傍への超臨界降着を妨げないこともわかった．本結果は日本天文学会2023年春季年会において報告した．また，流体力学シミュレーションと並行して，ガス圧の効果を無視して計算コストを削減した流線の運動方程式を解く手法についても共同研究を進め，より現実的な初期条件や相対論的効果を考慮した新しい研究成果を公表した．