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AGN 降着円盤とジェット

AGN 降着円盤とジェット. ブラックホール降着円盤＋ジェット ( 輻射磁気流体シミュレーション ). 磁力線. ジェット / アウトフロー. 輻射場. 密度. 大須賀 健 ( 国立天文台 ). 降着円盤 ＋ジェット. ジェット. 遥か遠方 運動 E 熱 E. 放射. ブラック ホール. 円盤上空 磁場 E& 輻射 E 運動 E(JET). 降着円盤 重力 E  磁場 E& 輻射 E. 降着円盤. 降着流. 何がわかっていないのか？ BH 降着円盤の構造 (BH スピン , 磁場 , etc.) ジェットの発生・加速メカニズム

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AGN 降着円盤とジェット

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Presentation Transcript

  1. AGN降着円盤とジェット ブラックホール降着円盤＋ジェット (輻射磁気流体シミュレーション) 磁力線 ジェット /アウトフロー 輻射場 密度 大須賀 健 (国立天文台)

  2. 降着円盤＋ジェット ジェット 遥か遠方 運動E熱E 放射 ブラック ホール 円盤上空 磁場E&輻射E運動E(JET) 降着円盤 重力E磁場E&輻射E 降着円盤 降着流

  3. 何がわかっていないのか？ • BH降着円盤の構造(BHスピン, 磁場, etc.) • ジェットの発生・加速メカニズム • ジェットのコリメーションメカニズム • 観測と理論の協力 問題点、観測と理論の協力 数値流体計算 予言、観測データ解釈 観測 観測結果 観測イメージ SED(偏光も) 輻射輸送計算

  4. 1次元モデル多次元, 磁場, 輻射, 一般相対論 降着円盤＋ジェット研究の進展 Shakura & Sunyaev 73; Ichimaru 77 Abramowicz et al. 88; Narayan, Yi 94 １次元モデル 磁気流体計算 輻射流体計算 松元 99; 町田 et al. 00 Stone, Pringle 01 Hawley, Balbus 02 Eggum et al. 88; 奥田 02; 大須賀 et al. 05, 07; 大須賀 06; 川島 et al. 09 竹内 et al. 09 相対論的 磁気流体計算 輻射磁気流体計算 大須賀 et al. 09 小出 et al. 01; De Villiers et al. 03; Hawley, Krolik06 McKinney, Blandford 09 多次元計算

  5. 磁気回転不安定の成長 降着円盤における磁場の役割 (1)磁気回転不安定 角運動量を 失って落下 B 円盤 A BH Bz 角運動量を 得て外側へ A B A B Hawley, Balbus 91 (1)AからＢへ角運動量が輸送される (2)磁場が増幅される：BzBr, B

  6. 降着円盤における磁場の役割 (2)磁気浮力不安定 A A Bror B Bz BH BH 円盤 磁場が増幅される：Br, BBz A (3)磁気圧 A B 磁気圧ジェットの原動力

  7. 降着円盤における磁場の役割 (4)磁気リコネクション B 磁気リコネクションのポイントで効率的なジュール加熱が起こる（円盤の加熱メカニズム） A A B 注) 降着円盤業界では現象論的なリコネクションモデルを利用. 精緻なモデルの導入が急務！ A B

  8. 降着円盤における磁場の役割 磁気ジェット 一般相対論的 ３次元磁気流体計算 (McKinney, Blandford 09) 磁気乱流円盤 (c)松元＠千葉大 三次元磁気流体計算(松元 99)

  9. 降着円盤における輻射の役割 (1)輻射冷却 ・円盤温度が下がる ・ガス圧の低下により円盤が薄くなる 円盤 BH (2)輻射力 A ・円盤を厚くする ・輻射ジェットの原動力

  10. 三種の降着円盤 より詳しくは幅さんの講演 輻射磁気流体シミュレーションを用いることで、全種の降着円盤を調べることが可能 Advection Advection Slim disk [降着率] Abramowicz et al. 95 Radiation ADAF/RIAF <ADAF/RIAF> <Slim Disk> <Standard Disk> Standard disk Seyfert, QSOs, High-state(BHBs) LLAGNs low-state(BHBs) ULXs, NLS1s Optically thick Optically thin

  11. Model A[Slim diskに対応] ・幾何学的・光学的に厚い輻射圧優勢円盤が形成 ・輻射圧加速ジェットが噴出 http://th.nao.ac.jp/~ohsuga/でダウンロードできます

  12. Model B[標準円盤に対応] ・輻射冷却が効き、低温で薄い円盤が形成 ・標準円盤モデルの予想に反し、ジェットが噴出 http://th.nao.ac.jp/~ohsuga/でダウンロードできます

  13. Model C[ADAF/RIAFに対応] ・輻射冷却が効かず、光学的に薄い高温円盤が形成 ・磁気圧加速ジェットが噴出 http://th.nao.ac.jp/~ohsuga/でダウンロードできます

  14. カラーコントア（密度場）, Blue Isosurface（outflow） Model A Model B Model C カラーコントア（輻射場）, Lines（磁力線） Model A Model B Model C

  15. VSOP2への期待：中心部磁場構造の解明 M87; Walker et al. 2008 ～100Rs 理論モデルはトロイダル磁場が卓越した円盤＋ヘリカル磁場を伴うジェットを予言.VSOP2による検証を期待したい.

  16. VSOP2への期待：中心部の時間変動 ジェットの運動時間尺度 (磁力線の変動時間) =10Rs/0.1c＞数日 内縁領域の 回転時間尺度 =Rin/Vkep＞数日 ブラックホール近傍のガスの運動、磁場構造の変動の解明を期待したい. 時間尺度は十分長いはず.

  17. VSOP2への期待：降着衝撃波(とジェット) 最近ちょっと考えていること(with 高橋労太, 福江純) Becker et al. 2008 降着流中で衝撃波が起こると、、、 (1)電波強度が上がる (2)jet/outflowが発生する かもしれない. 長倉 & 山田 2008 衝撃波 outflow 衝撃波 VSOP2でここを分解 電波放射領域とジェットの発生地点が一致しているのか否かを解明してもらいたい. シミュレーションで再現された降着衝撃波 衝撃波の位置は約100Rs 衝撃波 磁場増幅＆電子加熱により, 電波で明るく輝く

  18. VSOP2への期待：降着衝撃波とジェット さらに悪のりすると、、、 ２成分(Spine-Sheath)構造の解明を期待する. spine sheath 磁場増幅＆電子加熱により, 電波で明るく輝く 衝撃波

  19. 数値シミュレーションの可視化 • シミュレーションの結果は(密度や温度、厳密にいえば磁場も)観測量ではない. • 輻射輸送計算で可視化し、観測データと直接比較することが重要. 観測と理論のより詳細な比較へ向けて 3次元シミュレーションによる密度構造実際は観測できない

  20. 輻射輸送による可視化の例 各波長ごとの観測イメージ 1010-1011Hz 1011-1012Hz 1017-1019Hz SED(SgrA*との比較) 加藤, 梅村, 大須賀 2009 in press

  21. 降着円盤＋ジェットの理論は大いに発展してきている.降着円盤＋ジェットの理論は大いに発展してきている. VSOP2によるブラックホール近傍の磁場構造, および時間変動の解明を期待したい. 理論と観測の比較により, 円盤＋ジェットのダイナミクスの理解は大幅に進展するだろう. 結論 • とはいえ, 理論研究にもまだまだ課題は多い(相対論効果, プラズマ物理, etc). • とはいえ, VSOP2も満点ではない(例えば感度). さらなる発展を希望する.

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