談話会
Colloquium

荻原 大樹 (東北大学)
活動銀河核ジェットの一般相対論的理想MHD近似解の構築
活動銀河核ジェットは高い空間分解能をもつVLBI電波観測によってその詳細な内部構造が明らかになりつつあり、またEvent Horizon Telescopeなどによりブラックホール近傍のジェットの起源に迫る観測もなされてきている。活動銀河核ジェットは加速電子によるシンクロトロン放射が電波放射を担っていると考えられているが、その加速電子のジェットへの注入機構は未だ不明である。ジェットはブラックホールを貫く磁力線が降着流などの圧力によって収束され形作られると考えられているが、ブラックホール近傍でジェット内の磁場は非常に強く、周囲のプラズマ粒子はジェット内に拡散し侵入することができない。ブラックホールからも当然物質は供給されないため、物質を噴出しているジェット内部は超低密度になる。一般相対論的電磁流体シミュレーションではこのような超低密度領域の密度を定量的に評価することは難しい。
我々は、ジェットの放射構造を解析的に再現することでジェット内部の密度分布に制限を与えることを目的とした研究を行っている。先行研究では、ジェットの縁が明るいlimb-brightening構造が定常軸対称かつ電磁場のエネルギー密度が物質の静止エネルギー密度より十分大きいという条件下でのシンクロトロン放射強度分布計算モデルで再現されることを示した(Ogihara, Takahashi, Toma 2019)。しかし、このモデルではブラックホール近傍での注入機構の議論に必要な一般相対論的効果は考慮されておらず、また、上記の条件下では流体の速度を求めることができないためドリフト速度を与えていた。本研究では、新たにジェットの定常軸対称一般相対論的理想MHD近似解を構築した。シミュレーション結果と整合的な電磁場構造を用いて流体の運動を解析的に求め、シミュレーションでは定量的評価が難しいジェット駆動領域での密度分布について議論する。この近似解を基に輻射輸送計算を実行すれば、将来のブラックホール近傍のジェット撮像観測と比較し、加速電子の注入機構を精査できると期待される。

田川 寛通 (東北大学)
活動銀河核降着円盤におけるコンパクト星連星の形成と進化
ブラックホール(BH)合体による重力波が2015年に初めて検出され、現在までに数多くのイベントが報告されている。一方で、重力波イベントの天文学的な起源は分かっておらず、現在の天文学の大きな問題の一つとなっている。特に、最近発表された質量比の低いイベントなどは、これまで提唱されているほとんどのモデルにおいて上手く説明ができていない。このような特異なイベントを説明する可能性として、活動銀河核(AGN)円盤内での合体が挙げられる。この環境では、コンパクト星連星の形成や進化が、高密度に分布する星団やガス円盤との相互作用により効率的に起こると考えられている。頻繁に起こる階層的な合体や、ガス降着のため、他のモデルとは異なる観測量の分布が期待される。
我々は、AGN円盤内での連星の形成や進化を調べるため、準解析的なモデルと組み合わせた1次元N体計算を行った。その結果、先行研究では見逃されていた、連星単性相互作用やガス捕獲連星形成が、連星進化に対して重要な役割を果たすことを発見した。また、このモデルにおいて、報告されているBH合体の観測量の分布を、およそ説明可能であることを示唆した。そこで、コンパクト星合体がAGN円盤内で引き起こされる場合においてのみ予想される、観測的な痕跡について議論する。

松木場 亮喜 (東北大学)
円盤分裂と間欠的な質量降着下における超大質量星の形成
従来の観測によって、超巨大ブラックホール(SMBH)が赤方偏移6以上に200個以上見つかっている。超大質量星(SMS)が死後に残すブラックホールは、SMBHの起源として有力な候補天体である。SMS形成において、中心星への降着率が臨界値(0.04 Msun/yr)よりも小さい静止時間が星表面でのKelvin-Helmholtz(KH)時間よりも長くなると、輻射フィードバックによって降着流が止められるため、SMSの形成が困難となる。本研究では、降着率の時間進化を調べるために２次元の数値流体計算を行なった。初期条件には、宇宙論的シミュレーションから得られた２つのガス雲の状態を使用した。どちらの計算においても、形成される星周円盤は自己重力的に不安定であり多数の分裂片ができる。そしてこれらの分裂片が中心星へと落ちることで、降着は間欠的になる。次に数値計算から得られた降着率をもとに、降着の静止時間とKH時間の比較をした。最も長い静止時間は２つのガス雲においてそれぞれ2000年と800年である。各々の時間に対応するKH時間は7000年と7500年であり、いずれも静止時間よりKH時間のほうが長い。以上の結果より、輻射フィードバックに遮られることなく中心星への降着が続き、SMSの形成が可能であると考えられる。またどちらのガス雲においても、中心星の質量と同等な質量へ成長する分裂片が見られた。これらの分裂片が中心星へ落ちることなくそのまま成長すれば、巨大な連星ブラックホールとなる可能性があり、このような系は次世代の重力波観測器により発見されることが期待される。