一般相対論的な輻射・偏光輸送計算で探る降着ブラックホール・中性子星の質量とスピン

使用广义相对论辐射和偏振传输计算探索吸积黑洞和中子星的质量和自旋

• 批准号: 18K13594
• 负责人: 川島 朋尚
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo (2020-2022)National Astronomical Observatory of Japan (2018-2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K13594/
• 关键词: ブラックホール; 降着円盤; 相対論的ジェット; 一般相対論的多波長輻射輸送計算; ブラックホールシャドウ; X線偏光; イベント・ホライズン・テレスコープ; 降着流; 一般相対論的輻射輸送; 高エネルギー宇宙物理; 中性子星; ブラックホール・シャドウ; 一般相対論的輻射輸送計算; X線天文学; 一般相対論; 輻射輸送; 偏光

代表者が開発している一般相対論的多波長輻射輸送コードRAIKOUをさらに発展させ、世界で初めてX線のブラックホールシャドウを計算可能にした。そしてコード論文を執筆し、Astrophysical Journalに受理された(Kawashima et al. 2023)。また、RAIKOUコードを用いて、銀河中心Sgr A*のブラックホールシャドウや多波長スペクトルを計算し、イベント・ホライズン・テレスコープによるSgr A*のシャドウ初観測論文の理論解釈に貢献した(EHT Collaboration 2022)。上記の例は、非常に降着率が低い場合の降着円盤でなおかつ超大質量ブラックホール(太陽質量の100万倍を超えるような質量のブラックホール)に適用した実績である。RAIKOUコードを降着率が高くコンプトン散乱が支配的になる場合の計算にも適用し、恒星質量ブラックホール周囲の極めて広範囲な領域に広がった降着流モデルのX線スペクトル計算も実施し、新たな知見が得られた。また、ブラックホール降着円盤やコロナから放出されるX線偏光を計算すべく、RAIKOUコードの拡張を行なった。具体的にはWalker-Penrose定数と呼ばれる座標不変量を用いて曲がった時空中における偏光ベクトル基底およびストークス・パラメータ(I,Q,U,V)の輸送計算モジュールを作成・実装した。Chandrasekahrによる平行平板からの偏光を含む放射や反射の解析解を用いた標準円盤からのX線偏光マップおよび偏光を含むスペクトルについてのテスト計算を実施し、先行研究(Schnittman & Krolik 2009, 2013)の結果を再現することに成功した。

Representatives が open 発 し て い る more general theory of seaborne wavelength radiation transmission コ ー ド RAIKOU を さ ら に 発 exhibition さ せ, the early で め て X-ray の ブ ラ ッ ク ホ ー ル シ ャ ド ウ を computing may に し た. Youdaoplaceholder0 そ てコ そ ド ド ド ド paper を author された Astrophysical Journalに accepted された(Kawashima et al. 2023) ま た, RAIKOU コ ー ド を with い て, the centre of the galaxy Sgr A * の ブ ラ ッ ク ホ ー ル シ ャ ド ウ や multiwavelength ス ペ ク ト ル を し calculation, イ ベ ン ト · ホ ラ イ ズ ン · テ レ ス コ ー プ に よ る Sgr A * の シ ャ ド ウ の 観 test paper at the beginning of the theoretical solution 釈 に contribution し た (EHT Collaboration "2022." Written の は, very に の drop down the rate low が い occasions with has drifted back towards &yen; disk で な お か つ supermassive ブ ラ ッ ク ホ ー ル (1 million times the mass of the sun の を super え る よ う な quality の ブ ラ ッ ク ホ ー ル) に applicable し た be performance で あ る. RAIKOU コ ー ド を down the rate high が く コ ン プ ト ン scattered が に dominated な る occasions の computing に も し, star quality ブ ラ ッ ク ホ ー ル weeks 囲 の extremely め て hiroo van 囲 な field に hiroo が っ た down the stream モ デ ル の X-ray ス ペ ク ト ル computing も be し, new た な knowledge が must ら れ た. ま た, ブ ラ ッ ク ホ ー ル drop the has drifted back towards &yen; disk や コ ロ ナ か ら release さ れ る X-ray polarization を computing す べ く, RAIKOU コ ー ド の line company, zhang を な っ た. Specific に は Walker - Penrose destiny と shout ば れ る を coordinates - not quantity with い て qu が っ space-time た に お け る polarization ベ ク ト ル basal お よ び ス ト ー ク ス · パ ラ メ ー タ (I, Q, U, V) の conveyor calculation モ ジ ュ ー ル を made, be installed し た. Chandrasekahr に よ る parallel-plate か ら の polarization を analytical solutions containing む radiation や reflection の を with い た standard has drifted back towards &yen; disk か ら の X-ray polarization マ ッ プ お よ び polarization を containing む ス ペ ク ト ル に つ い て の テ ス ト computing を be し, leading research (Schnittman & Krolik 2009, 2013) <s:1> result を reproduces する とに とに success た.

项目成果

Event Horizon Telescope imaging of the archetypal blazar 3C 279 at an extreme 20 microarcsecond resolution

事件视界望远镜以 20 微角秒的极限分辨率对原型耀变体 3C 279 进行成像

• DOI: 10.1051/0004-6361/202037493
• 发表时间: 2020
• 期刊: Astronomy & Astrophysics
• 影响因子: 6.5
• 作者: Kim Jae-Young;Krichbaum Thomas P.;Broderick Avery E.;Wielgus Maciek;Blackburn Lindy;Gomez Jose L.;Johnson Michael D.;Bouman Katherine L.;Chael Andrew;Akiyama Kazunori;Jorstad Svetlana;Marscher Alan P.;Issaoun Sara;Janssen Michael;Chan Chi-kwan;Savolainen
• 通讯作者: Savolainen

First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. IV. Variability, Morphology, and Black Hole Mass

• DOI: 10.3847/2041-8213/ac6736
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: Event Horizon Telescope Collaboration;K. Akiyama;A. Alberdi;W. Alef;J. Algaba;R. Anantua;K. Asada

A Jet-bases Emission Model of the EHT2017 Image of M87*

• DOI: 10.3847/1538-4357/abd5bb
• 发表时间: 2020-09
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: T. Kawashima;K. Toma;M. Kino;K. Akiyama;M. Nakamura;Kotaro Moriyama

厳密な時間依存型の多波長・一般相対論的輻射輸送計算で探るブラックホールシャドウおよびスペクトルの時間変動

使用严格的时间相关多波长广义相对论辐射传输计算探索黑洞阴影和光谱的时间变化

• 发表时间: 2021
• 作者: 川島 朋尚;大須賀 健;髙橋 博之
• 通讯作者: 髙橋 博之

フレア状態のM87における三日月状シャドウ：2020年代のEHTに向けた新しいブラックホール・スピン測定法

喇叭形 M87 中的新月影：2020 年代 EHT 的新黑洞自旋测量方法

• 发表时间: 2019
• 作者: 川島朋尚;紀基樹;秋山和徳
• 通讯作者: 秋山和徳