重力レンズと偏光で探るブラックホール時空構造とダークマターの正体

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本研究の目的は、定常状態のブラックホールに流入する現実的な降着円盤及び降着流の遷音速解を一般相対論的に計算すること、及び、その計算された解を元に輻射スペクトルや偏光度などの観測量を計算し、ブラックホール時空の情報と観測量との対応関係を明らかにすることである。特に、それらの物理量の質量降着率とブラックホール角運動量に対する依存性を調べる。そのためには、回転するブラックホール時空上において任意の状態方程式に対して遷音速解を求めることを目的とし、基礎方程式の定式化を行った。この定式化の元に任意の状態方程式および冷却項が存在する揚合の降着流・降着円盤の遷移音速解を回転するブラックホール時空上でブラックホールのホライズンの内部まで解くことが可能なプログラムを作成し、降着率の最も低い天体である"輻射が非効率な降着流"から降着率の最も高い降着流である"ニュートリノ優勢降着流"の解を計算することに成功した。具体的には、ガンマ線バースト中心に存在すると考えられているニュートリノ冷却優勢降着流、低輝度活動銀河核中心の移流優勢降着流、セイファート銀河およびブラックホール連星系に存在する超臨界降着円盤の解を実際に求めた。一方、高い降着率の場合には、光子またはニュートリノを輻射流体として取り扱う必要がある。これらを回転ブラックホール時空中で計算するために、基礎方程式の定式化を行った。これらの成果は、国内及び国外の研究会、国内の学会で発表を行った。また、一部の成果を国際誌に成果発表し、残りの成果は論文として国際誌に投稿予定である。