「ブラックホール・エンジン」によるガンマ線バーストジェット発生機構

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ガンマ線バースト現象における「セントラル・エンジン」についての研究を進めた。このバースト現象のエネルギー発生機構およびエネルギー輸送機構に関しては、ブラックホールとその周辺環境(プラズマや磁場が存在する)が重要な役割を果たしており、活動性のエンジンとして振る舞っていると考えられている。コンパクトな領域にも関わらず膨大なエネルギーを発生させている事や、相対論的な速度にまで加速されたプラズマジェットの形成の謎を解明するためには、降着円盤・コロナ・磁気圏としての、プラズマ分布や磁場分布、およびそれらの構造のダイナミクスについての理解を深める必要がある。本年度は、昨年度に引続き、ブラックホール磁気圏における降着プラズマ流に着目し、ブラックホールでの境界条件を考慮しつつ、衝撃波面の形成について調べた。衝撃波面が形成される事で、高温プラズマ領域が形成され、膨大なエネルギーが輻射に転換可能であることを示した。そのような衝撃波面は、プラズマの源である降着円盤がケプラー速度程度で回転している場合には発生せず、何らかの不安定性などの結果として円盤が高速回転しているとした状況下において発現する結果が得られた。円盤の回転が高速であるほど(磁気圏の角速度も高速となる)、衝撃波面の形成位置はブラックホールの高緯度地帯となり、発生する衝撃波の強度も増大する。このとき、発生する高温プラズマ領域においてはガス圧・輻射圧が増大し、物質密度の少ないブラックホールの回転軸方向へプラズマを押し出す可能性がある(中・低緯度領域からは降着円盤からの降着流が存在し、壁となるため押し出す事は出来ない)。このことは、ジェットの起源を強く示唆するものとして興味深い。回転ガス円盤(磁気圏)が高速回転している状況は、星の重力崩壊時あるいは連星系の合体時にはごく自然なできごとであろう。今回の研究成果から期待されるシナリオとしては、ガンマ線バーストのエンジン形成(ブラックホール形成)の過程において降着流により衝撃波が形成され、衝撃波により回転軸方向へジェットが放出されるのだとする自然なプロセスが提唱されよう。これらを検証するためには数値シミュレーションによるダイナミカルな手法の研究が不可欠であるが、今後の課題である。