Study on the foot-point structure of black hole jets and the jet driven mechanism through polarimetric transfer calculations

通过极化传递计算研究黑洞喷流足点结构及喷流驱动机制

基本信息

批准号：
20K04026
负责人：
嶺重慎
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

EHTによる楕円銀河M87の中心にある巨大ブラックホールの影の撮影画像が世界に配信されたのに続き、天の川銀河中心の巨大ブラックホールの画像も発表された。こうしたブラックホールの撮像研究の進展をふまえわれわれは、(1)ブラックホールジェットの駆動機構の解明、(2)ブラックホール降着流の構造変動、(3)高光度降着流ダイナミクスの解明に取り組んでいる。(1)一般相対論的磁気流体シミュレーションデータを用い、一般相対論的輻射輸送シミュレーション計算を実行してブラックホール近傍領域の電波放射マップおよび直線・円偏波画像を作成した。その結果、先に示した「直線偏光と円偏光の強度分布が、それぞれ放射全強度に対してジェット下流側と上流側に分離する」という特徴がじつは電波の波長や降着率に依存することを見出した。(2)上記解析を異なる時間のスナップショットを元に計算したところ、定性的な違いはないものの、定量的には時間ごとにばらつくことがわかった。また、同じジェット構造をみる角度をかえて計算してみたところ、画像は大きく変化した。これはジェット噴出方向がふらつくと、観測画像も変動することを示唆する。(3)従来より降着ガスの初期角運動量やシミュレーションボックスを大きくとって超臨界降着流が生み出すアウトフローの輻射流体シミュレーションを実行している。今回、ブラックホール質量や質量降着率を変えて計算してみたところ、運動論的光度が、質量降着率の1.7乗から2.7乗に比例して、降着率上昇とともに激しく上昇することを見出した。並行して、アウトフローを生み出す母体となる「温かいコロナ」モデルの構築も行った。その結果、大質量ブラックホールの周りの（吸収に対し）散乱が卓越する円盤では、熱いコロナ（温度～十億度）と活動銀河核降着円盤（～数十万度）の中間温度（約百万度）の表層が自然に形成されることがわかった。

遵循世界上椭圆星系M87中心一个巨大黑洞的阴影的图像，也发布了银河系中心的巨型黑洞的图像。基于黑洞成像研究的这些进展，我们正在努力（1）阐明黑洞喷气机的驾驶机理，（2）黑洞积聚流中的结构波动，以及（3）阐明高亮度积聚流动的动力学。（1）使用一般相对论磁化模拟数据，进行了一般相对论辐射传输模拟计算，以创建黑洞附近区域的无线电波辐射图以及线性和圆形极化图像。结果，发现上述特征是“线性极化光和圆形极化光的强度分布分别相对于总辐射强度分别分别为射流的下游和上游侧面，实际上是取决于无线电波的波长和收获率。（2）当基于不同时间的快照计算上述分析时，发现尽管没有质量差异，但它会不时定量变化。同样，当我尝试通过更改相同射流结构的角度来计算时，图像发生了显着变化。这表明，当射流射出方向摆动时，观察到的图像也会波动。（3）先前，增加积气和模拟框的初始角动量，以执行超临界吸积流产生的流出辐射流体模拟。这次，当我们计算黑洞质量和质量吸积率时，我们发现动力学发光度随着增生速率的增加而显着增加，与质量增生率的第2.7次功率成正比成正比。同时，他们还建立了一个“温暖的冠状病毒”模型，该模型将成为创造流出的父母体。结果，发现在大型黑洞周围具有上散射（吸收）的磁盘中，在热电晕（高达数十亿度）和主动银河核积聚磁盘（高达数十万度）之间的中等温度（约百万度）的表面层（大约数十亿度）自然形成。