コンプトン散乱を考慮した超臨界降着流の2次元輻射流体シミュレーション

摘要

ブラックホールは自ら光を放出しない天体である。ブラックホールの物理的状態を理解するためには、ブラックホール周りに形成される降着円盤からの輻射を観測する事が必要不可欠である。降着円盤とは、角運動量を持ったガスが中心天体に降着する際に形成されるガス円盤である。輻射エネルギーは、降着ガスの重力エネルギーが解放されることで生じる熱エネルギーから変換される。近年、超大光度X 線源（Ultraluminous X-ray sources 以下ULXs）と呼ばれる天体が注目を集めている。ULXs とは恒星質量ブラックホール（10 太陽質量程度のブラックホール）のエディントン光度(L_E) を超える光度で輝く天体である（エディントン光度とは、球対称降着を仮定したとき、中心天体からの重力と輻射圧が釣り合う光度であり、中心天体の質量に比例する）。ULXs の大光度の起源は恒星質量ブラックホール周りの超臨界降着流（エディントン光度以上の光度で輝く降着流）、あるいは中間質量ブラックホール（100-1000 太陽質量のブラックホール）周りの亜臨界降着流（エディントン光度以下の光度で輝く降着流）であると解釈できる。以下、降着率をM、エディントン光度に対応する臨界降着率をMc としてm = M/M_c と置く。超臨界降着流が、エディントン光度の何倍程度の光度で輝く事が出来るのかを明らかにすることにより、ULXs の中心天体質量を見積もることが出来る。これは宇宙物理学の最重要課題であり、超臨界降着流の物理を明らかにすることは重要である。