超臨界降着円盤モデルの理論と中間質量ブラックホールの存在証明

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本研究者の研究目的は、超臨界降着円盤モデルの理論(特にブラックホール近傍の物理)とその観測的な検証である。近年大光度の天体が続々と発見されており、我々のモデルはその起源を説明する有力な候補になっている。本年度は、超臨界降着流における(1)逆コンプトン散乱過程の効果と、更に(2)幾何学的な厚みの効果が、活動銀河核のスペクトルに与える影響について議論を行った。以下に本研究による新たな知見をまとめる。(1)超臨界降着流はブラックホール近傍では光学的厚みが1よりも小さくなり、従来の拡散近似による放射冷却の仮定が成り立たない。そのため我々は、光学的に厚い輻射と光学的に薄い輻射を両方扱える公式に更にコンプトン散乱の効果を取り入れ、スペクトルを計算した。その結果、我々のモデルからのスペクトルは、逆コンプトン散乱過程により、ファクター倍ハードになり、観測されているマイクロクエーサーのホットな熱的スペクトルをよりよく再現できた。(2)超臨界降着流では、幾何学的な厚みが大きくなるため、観測者の見る角度が違えばスペクトルが違って見えるはずである。そのため、すでに観測されているAGNの幾つかは超臨界降着流である可能性がある。実際に幾何学的な効果を考慮してスペクトルを計算した結果、見る角度によりスペクトルが劇的に変わることがわかった。降着円盤内縁付近の放射は外側の円盤自身によってブロックされるためである。我々は超巨大ブラックホールを仮定し、見る角度と質量降着率を変えたモデルを幾つか計算した。質量降着率が小さく、且つ真上から見ている天体と、質量降着率が大きく、且つ横から見ている天体では、観測的に殆ど区別がつかないことを示した。質量降着率が変われば、AGNの宇宙論的進化の時間スケールが変わることを意味するため、この発見は重要なものだと言える。(1)の成果はまとめられ、現在Astrophysical Journal誌に投稿予定である。(2)の成果はチリで行われた研究会「AGN2003」において発表した。