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多次元輻射流体力学計算で探る浮遊する中質量ブラックホールの降着成長過程

利用多维辐射流体动力学计算探索漂浮中等质量黑洞的吸积生长过程

基本信息

批准号：
22KJ0435
负责人：
尾形絵梨花
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究目的は、超大質量ブラックホール(BH)の形成過程の解明に貢献するために、中質量BHの成長率を定量的に明らかにすることである。この目的を達成するために、シミュレーションを駆使し、Bondi-Hoyle-Lyttleton半径(~数pc)内部のガスの運動をその数億分の1のスケールのBH降着円盤の構造と自己矛盾なく解く。本年度は、BH降着円盤が生み出す非等方的な輻射場を仮定したBondi-Hoyle-Lyttleton降着スケールのガスの運動を解き、Bondi-Hoyle-Lyttletonスケールから降着円盤へのガス供給率を調査した。調査する上で、シミュレーションコードSFUMATO-M1(Matsumoto 2007, Fukushima&Yakima 2020)を改良する必要があった。具体的には、降着円盤が生成する非等方的な輻射場の形状や冪型の輻射スペクトルを実装した。さらに、降着円盤の強力な放射が星間ダストを昇華する効果も組み込んだ。星間ガスの密度(1e4-1e6/cm^3)とBHとガスの相対速度(20-100km/s)をパラメーターとしたシミュレーションを実施した結果、Bondi-Hoyle-Lyttletonスケールから降着円盤へのガス供給率は、およそ7e-6-4e-4Msun/yrであることが分かった。この結果は、初期宇宙の銀河円盤中(比較的高密度>~1e4/cm^3、低いダスト含有量<^0.1Zsun)を浮遊する中質量BHは、質量と速度をほぼ増加させることなく銀河円盤中を浮遊し続け、一方で、超高密度な銀河円盤中(>~1e6/cm^3)を浮遊する中質量BHは、質量が1e7Msunまで増加し銀河円盤を飛び出す可能性があることを示唆する。

The purpose of this study は, supermassive ブラックホール formation (BH) のの interpret に contribution するために, quality of BH の growth rate を quantitative に Ming らかにすることである. この purpose を reach するために, シミュレーションを駆し, Bondi - Hoyle - Lyttleton radius (~ for PC) internal のガスの movement をそのの hundreds of millions of points 1 のスケールの BH drop has drifted back towards ¥ disk の tectonic と their contradiction なくく solution. は this year, BH drop has drifted back towards ¥ disk がみ out す not such party な radiation field を仮 set した Bondi - Hoyle - Lyttleton drop the スケールのガスの movement をき, Bondi - Hoyle - Lyttleton スケールから drop the has drifted back towards ¥ disk へのガス supply rate を survey した. Survey するで, シミュレーションコード SFUMATO - M1 (2020) 2007 Matsumoto, Fukushima&Yakima を improved する necessary があった. Specific には, fall the has drifted back towards ¥ disk が generated する of such party な radiation field の shape や exponential の radiation スペクトルを be loaded した. Youdaoplaceholder0, a powerful な radiation が, interplanetary ダストを sublimation する effect さらに group み込んだ. Star between ガスの density (1 e4-1 e6 / cm ^ 3) と BH とガスの phase velocity (20-100 - km/s) seaborne をパラメーターとしたシミュレーションを be applied した results, Bondi - Hoyle - Lyttleton スケールから drop the has drifted back towards ¥ disk へのガスは supply rate, およそ 7 e - 6-4 e -4Msun/yrであるとがとがであるった. はこの results, in the early universe has drifted back towards ¥ の galaxy plate (compare high density > ~ 1 e4 / cm ^ 3, low いダスト containing amount < ^ 0.1 Zsun) を planktonic する quality in BH は speed, quality とをほぼ raised plus させることなく galaxy has drifted back towards ¥ plate を planktonic し続け, one party で, ultrahigh density な galaxy has drifted back towards ¥ plate (> ~ 1 e6 / cm ^ 3) を Planktonic する BH は quality, quality が 1 e7msun まで raised し requirement by the galaxy has drifted back towards ¥ disk を fly び possibility out すがあることを in stopping する.