Cosmic-ray acceleration and neutrino emission in black-hole accretion flows

黑洞吸积流中​​的宇宙射线加速和中微子发射

• 批准号: 22K14028
• 负责人: 木村 成生
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14028/
• 关键词: 宇宙ニュートリノ; 宇宙線; ブラックホール降着流; 電波銀河; 活動銀河核ジェット; 粒子加速; 活動銀河核; 天体ニュートリノ

近年の電磁波観測から、電波で明るい活動銀河核ではブラックホール周囲の磁場が強い強磁場降着流が実現すると考えられている。しかし、強磁場の降着流で生じる非熱的現象についてはあまり調べられていない。また、ブラックホール近傍での非熱的現象は宇宙物理学の長年の問題である電波ジェットへの質量注入機構とも深く関連している。そこで今年度は強磁場降着流におけるガンマ線放射過程に関する研究を進めた。まず、我々は強磁場降着流で磁気リコネクションにより加速された陽子がガンマ線放射を担うモデルを構築し、多数のガンマ線で検出されている電波銀河に適用した。その結果、質量降着率が小さい天体では強磁場降着流モデルでガンマ線のデータを説明できるが、質量降着率が大きな天体では強磁場降着流からの放射ではガンマ線データを説明できないことが明らかになった。また、近年の数値シミュレーションから、強磁場降着流周辺ではブラックホールのごく近傍で磁気リコネクション過程が生じることが明らかとなってきた。我々はこの時におけるガンマ線放射を定式化し、磁気リコネクションが電波ジェットへの質量注入機構となることを示した。このシナリオでは電波観測から予期されるプラズマの量を自然に説明できる初めてのシナリオとなっている。このシナリオは将来のX線観測を用いて検証できることも提案した。また、電波で暗い活動銀河核の降着流における宇宙線加速過程に関する数値シミュレーションを行なっており、高解像度の磁気流体シミュレーションを完了した。今後、乱流データの解析とテスト粒子シミュレーションを行ない、降着流での宇宙線の振る舞いを見ていく予定である。

の 観 electromagnetic wave measurement in recent years か ら, waves で Ming る い active galactic nuclei で は ブ ラ ッ ク ホ ー ル weeks 囲 の が strong い strong magnetic flow down the が be presently す る と exam え ら れ て い る. The で generates じる non-thermal phenomena in the で of a strong magnetic field with a falling current に, に て, て, あま,, べられて, な, な. ま た, ブ ラ ッ ク ホ ー ル nearly alongside で の athermal phenomenon は cosmic physics の elder の problem で あ る waves ジ ェ ッ ト へ の quality injection institutions と も deep く masato even し て い る. Youdaoplaceholder0 を で で this year, the に related する research on the <s:1> radiation process of the <s:1> strong magnetic field descending current におけるガ <s:1> で line has been advanced to めた. ま ず, I 々 は down the strong magnetic field magnetic flow で 気 リ コ ネ ク シ ョ ン に よ り accelerate さ れ た yoko が ガ ン マ line radiation を bear う モ デ ル を constructing し, most の ガ ン マ line で 検 out さ れ て い る radio galaxy に applicable し た. そ の results, small quality drop the rate が さ い celestial で は down the strong magnetic field flow モ デ ル で ガ ン マ line の デ ー タ を illustrate で き る が, quality drop with the big rate が き な celestial で は down the strong magnetic field flow か ら の radiation で は ガ ン マ line デ ー タ を illustrate で き な い こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, の in recent years, the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン か ら, strong magnetic field on flow weeks 辺 で は ブ ラ ッ ク ホ ー ル の ご く nearly alongside で magnetic 気 リ コ ネ ク シ ョ が ン process raw じ る こ と が Ming ら か と な っ て き た. When I 々 は こ の に お け る ガ ン マ line radiation を demean し, magnetic 気 リ コ ネ ク シ ョ ン が waves ジ ェ ッ ト へ の quality injection institutions と な る こ と を shown し た. こ の シ ナ リ オ で 観 は waves measured か ら to period さ れ る プ ラ ズ マ の quantity を natural に illustrate で き る early め て の シ ナ リ オ と な っ て い る. In the future, the <s:1> X-ray 観 will be used to measure を and <s:1> て検 to verify で る る る と と と と と <s:1> た た た シナリ シナリ と た in the future. Dark い ま た, waves で active galactic nuclei の down the stream に お け る cosmic ray acceleration process に masato す る the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line な っ て お り, high resolution magnetic 気 の fluid シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を finished し た. In the future, turbulence デ ー タ の parsing と テ ス ト particle シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line な い, fall the flow で の cosmic ray の vibration る dance い を see て い く designated で あ る.

项目成果

Observable Signatures of Stellar-mass Black Holes in Active Galactic Nuclei

• DOI: 10.3847/2041-8213/acc103
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: H. Tagawa;S. Kimura;Z. Haiman;R. Perna;I. Bartos

ブラックホール天体での 宇宙線加速と高エネルギー放射

黑洞天体中的宇宙射线加速和高能辐射

• 发表时间: 2023
• 作者: Kuze Riku;Kimura Shigeo S.;Toma Kenji;Shigeo Kimura;木村成生;木村成生
• 通讯作者: 木村成生

Modeling Hadronic Gamma-Ray Emissions from Solar Flares and Prospects for Detecting Nonthermal Signatures from Protostars

• DOI: 10.3847/1538-4357/acb649
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: S. Kimura;S. Takasao;K. Tomida

High-energy Neutrino Emission from Accretion Flows

吸积流中的高能中微子发射

• 发表时间: 2023
• 作者: Kuze Riku;Kimura Shigeo S.;Toma Kenji;Shigeo Kimura
• 通讯作者: Shigeo Kimura

天体ニュートリノを用いた宇宙線起源天体の探索

使用天文中微子搜索宇宙射线起源物体

• 发表时间: 2022
• 作者: Kuze Riku;Kimura Shigeo S.;Toma Kenji;Shigeo Kimura;木村成生;木村成生;木村成生;Shigeo Kimura;Shigeo Kimura;Shigeo Kimura;木村成生;木村成生
• 通讯作者: 木村成生