ブラックホール候補天体における状態遷移と時間変動の大局的3次元磁気流体数値実験

黑洞候选天体状态变迁和时间涨落的全局三维磁流体动力学数值实验

基本信息

批准号：
04J01907
负责人：
中村真美 (町田真美)
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

ブラックホール候補天体で観測される様々な時間スケール変動の起源を明らかにする事を目的として3次元磁気流体数値実験を行った。特に、状態遷移時に観測される事がある準周期振動の成因を調べた。その結果、降着円場際内縁付近でのガス温度が移流優勢円盤で推定される温度より低い10^<10>K程度の場合には、角運動量輸送率が小さくなり中心から4-10γ_s(γ_sはシュパルツシルト半径)に角運動量一定のトーラスが形成される事がわかった。このトーラス内部において、磁気回転不安定性による磁場増幅が生じる。この時、トーラスはPapaloizou-Pringle不安定性によりドーナツ形から三日月形に変形する。増幅された磁場の磁気圧がガス圧と同程度になると磁気リコネクションが生じトーラス内部に溜った磁気エネルギーを放出するとともにウィンドを噴出する。この時三日月形に歪んだトーラスは元のドーナツ形に戻る。磁気エネルギーの蓄積・解放の間隔はトーラスが最大圧力となる半径の回転周期の10倍程度であり、これは、方位角方向磁場のみから始めた場合の磁気回転不安定性の成長の時間スケールに相当する。中心付近のガス温度が10^<11>K以上の場合にも間欠的な磁気エネルギーの解放とそれに伴うウィンドはあるが、角運動量一定のトーラスは形成されず、また磁気エネルギー解放の周期は揺らぐ。トーラス形成されて周期的な磁気エネルギー解放が生じる時にのみ高振動数の準周期振動が励起される事もわかった。

进行了三维磁液数值实验，目的是阐明在黑洞候选体中观察到的各种时间尺度波动的起源。特别是，研究了在国家过渡期间可以观察到的准周期振荡的原因。结果，发现当吸积圆内边缘附近的气温约为10^<10> k，低于对流主导盘估计的温度时，角动量传输速率会降低，并且具有恒定角动量的圆环在4-10γ_S的中心（γ_S）是Spalzssssssssssssssssss的中心（γ_S）。在此圆环内，由于磁旋转不稳定而发生磁场扩增。目前，由于帕帕洛伊岛 - 普林格的不稳定性，圆环从甜甜圈形转变为新月形。当放大磁场的磁力达到与气压相同的水平时，发生磁重新连接，并且释放了在圆环内部积累的磁能并弹出风。目前，扭曲成新月形的圆环返回其原始的甜甜圈形状。磁能积累和释放之间的间隔约为圆环达到最大压力的半径的旋转周期的10倍，这与仅从方位角磁场开始时磁旋转不稳定性的生长时间尺度相对应。即使中心附近的气体温度为10^<11> K或更多，也会间歇性释放磁能和伴随的风，但是没有形成具有恒定角动量的圆环，并且磁能释放的周期波动。还发现，只有在形成圆环并发生周期性磁能释放时，高频准周期性振动才会激发。