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超臨界降着による宇宙論的ブラックホール形成過程の解明

通过超临界吸积阐明宇宙黑洞形成过程

基本信息

批准号：
16J10416
负责人：
小川拓未
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究課題「超臨界降着による宇宙論的ブラックホール形成過程の解明」に向けて、本年度行ったことは、一般相対論的輻射流体計算コードの開発である。宇宙論的な巨大ブラックホール形成過程の解明にはブラックホール降着円盤の理論的研究が不可欠であるが特に、謎に包まれた超巨大ブラックホールの成長過程の一つの可能性である超臨界降着を研究するにあたっては輻射がガスダイナミクスに与える影響を無視できない。そのため近年、輻射流体シミュレーションにより超臨界降着流の理論は研究されて来たが、光子の振動数がガスダイナミクスに与える影響を考慮したような計算はほとんど行われていない。そこで、我々は振動数依存型の一般相対論的光子Boltzmann輻射輸送計算コードを作成を目指した。このコードでは光子の運動量空間分布を解くため、これまで良く使用されてきたM1法(これは光子の運動量空間の情報をかなり落とした流体近似のようなもの)では正確に解くことができなかった光学的厚さが1程度のガス領域を正確に記述できる。特にこのような領域ではアウトフローの加速やコンプトン散乱によるスペクトルの変化などが起こり始める領域であるため、これらを正確に解くことは非常に重要だと考えられる。このようなコードを実装するにあたり、ガスと輻射の相互作用、特にコンプトン散乱の扱いが非常に難しいため、散乱過程を光子モンテカルロ法による散乱計算結果を用いてテーブル化し、Boltzmannコードに組み込むような工夫を行った。本年度はテスト計算のみで終了してしまったが、テスト計算ではスペクトル計算など正確に行えることが確認できた。次の計算では実際に超臨界降着円盤にこのコードを適用し、円盤のどこでどのようにスペクトルが変化し、結果どのようなスペクトルが円盤から放射されるのかということを研究して行く予定である。

Research topic "Explanation of the formation process of supercritical fluid in cosmology," this year's research topic is related to the development of radiation fluid calculation in general phase theory. The theoretical study of the formation process of cosmological super-giant disks is indispensable, including the study of the possibility of super-critical decline in the growth process of super-giant disks and the study of the influence of radiation. In recent years, the theory of supercritical fluid flow has been studied. The influence of photon vibration number on the calculation of supercritical fluid flow is considered. The calculation method of photon Boltzmann radiation transport based on general phase theory of vibration number dependence is proposed. The spatial distribution of photon motion is solved correctly by using the M1 method. Special attention is paid to the acceleration of the field, the scattering of the field, and the correct solution. The interaction of radiation and scattering is very difficult. The scattering process is very difficult. The scattering calculation result is very difficult. The Boltzmann method is very difficult. This year, the calculation is completed and the calculation is confirmed. The calculation of the second time is to study the application of the supercritical pressure drop disk, the change of the temperature of the disk, and the result of the calculation.