Exploring the spacetime structure and the origins of supermassive black holes by general relativistic radiative transfer with high accuracy

利用广义相对论辐射传输高精度探索超大质量黑洞的时空结构和起源

• 批准号: 21H01132
• 负责人: 高橋 労太
• 金额: $ 9.73万
• 依托单位: Tomakomai National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01132/
• 关键词: 巨大ブラックホール; 一般相対論; 輻射輸送; ボルツマン方程式; 光子多重散乱; 一般相対論的輻射輸送; ブラックホール; 湾曲時空

本研究の目的は、一般相対論的光子ボルツマン方程式を数値的に直接解く手法を開発することにあるが、申請者と分担者の過去の研究により開発された一般相対論的光子ボルツマン方程式ソルバーARTISTには、光子多重散乱の効果が正しく取り入れられていないという問題とシミュレーションの空間次元が2次元に限定されているという問題等が存在した。光子多重散乱に関しては、本研究の2021年度の研究により4次元時空中での等方弾性散乱を仮定した場合の無限個の光子の集団的振舞いを記述する確率密度関数の解析解が偶然発見された。2022年度当初は、発見された解析解を非等方散乱、非弾性散乱に拡張することを予定していたが、数値シミュレーションに組み込むために解析解を元に計算したデータを整備することと4次元時空中の確率密度関数ではなく、8次元位相空間中の確率密度関数に拡張する必要があることがわかり、これらを行った。データの整備については、計算に予想以上の時間を要していたが、一部を残して完了した。8次元位相空間への拡張については、当初、拡張の方法が不明であったが、分担者との議論を通じて解決の方向性が見えた段階にある。また、これらの計算の過程の中で、多重散乱光子の確率密度関数だけでなく、光子数密度4元フラックスが解析的に記述できた。更に、高エネルギー宇宙線伝搬問題に応用できることもわかった。これらの結果は学会などの発表で公表した。一方で、上記したARTISTコードをカー時空中の空間3次元計算に拡張する試みについてであるが、これは実現し、空間3次元計算の結果を掲載した論文を公表した。空間3次元への拡張の中で、ARTISTコードでは光子数保存が成立していないことが判明したが、この問題を解決するための計算アルゴリズムを構築し、光子数保存が保たれる形で空間3次元の計算が実行された。

The purpose of this study is to develop the general relative-theory photon equation and the direct solution method. Photon multiple scattering results are correct, the problem of entry is correct. In this study, the analytical solution of the probability density relation of the isotropic scattering in the four-dimensional spacetime is occasionally found In 2022, the analytical solution was found to be non-equiaxed and non-equiaxed. The analytical solution was found to be non-equiaxed and non-equiaxed. The analytical solution was found to be non-equiaxed and non-equiaxed. The time required for the preparation and calculation of the above is complete. 8-dimensional phase space In the process of calculation, the accuracy density of multiple scattered photons is described in detail. More, high birth rate, cosmic ray transfer problem, use The results of this study are as follows: The results of spatial 3D computation in space and time are presented in this paper. Space 3-D calculation is established by calculating the photon number of the space 3-D calculation.

项目成果

3D photon conserving code for time-dependent general relativistic radiative transfer: CARTOON

用于依赖时间的广义相对论辐射传输的 3D 光子守恒代码：CARTOON

• DOI: 10.1093/mnras/stac2822
• 发表时间: 2022
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Takahashi Mikiya M;Ohsuga Ken;Takahashi Rohta;Ogawa Takumi;Umemura Masayuki;Asahina Yuta
• 通讯作者: Asahina Yuta

相対論的流体中の光子多重散乱

相对论流体中的光子多次散射

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋労太（国立高専機構苫小牧高専）;梅村雅之;大須賀健;朝比奈雄太（筑波大学）
• 通讯作者: 朝比奈雄太（筑波大学）

測地線に沿った時間依存型一般相対論的輻射輸送計算コードの開発

沿测地线依赖时间的广义相对论辐射输运计算代码的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: Linh B. D.、Corsi A.、Gillibert A.、Obertelli A.、Doornenbal P.、Barbieri C.、Chen S.、Chung L. X.、Duguet T.、Gomez-Ramos M.、Holt J. D.、Moro A.、Navratil P.、Ogata K.、Phuc N. T. T.、Shimizu N.、Soma V.、Utsuno Y.、Achouri N. L.、Baba H.、Kondo Y.;他;高橋幹弥（筑波大学），大須賀健（筑波大学），高橋労太（国立高専機構苫小牧高専），小川拓未（筑 波大学），梅村雅之（筑波大学）
• 通讯作者: 高橋幹弥（筑波大学），大須賀健（筑波大学），高橋労太（国立高専機構苫小牧高専），小川拓未（筑 波大学），梅村雅之（筑波大学）

相対論的流体における光子多重散乱

相对论流体中的光子多次散射

• 发表时间: 2023
• 作者: 米倉 覚則;田辺 義浩;岩田 悠平;岡田 望;伊藤 美穂;高木 奏人;永野 稜大;百瀬 宗武;知念 翼;増井 翔;山崎 康正;孫 赫陽;抱江 柊利;小川 英夫;元木 業人;新沼 浩太郎;藤沢 健太;須藤 広志;久野 成夫;中川 亜紀治;本間 希樹;小林 秀行;他大学間連携 VLBI group;高橋労太
• 通讯作者: 高橋労太

相対論的流体中で放射される光子の多重散乱

相对论性流体中发射的光子的多重散射

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋労太;梅村雅之;大須賀健;朝比奈雄太;竹田麟太郎;高橋幹弥;川中宣太
• 通讯作者: 川中宣太