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zoom RSS 「ブラックホール入門」Week4受講の感想

<<   作成日時 : 2015/02/09 00:01   >>

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今回で最終週となりました。全体的にはWeek3より易しく感じましたが、皆さん、いかがでしょうか?

さて、今週のシラバスは次のようになっています。

6. X線で輝くブラックホール2
 6-1. 中性子星とブラックホール1
 6-2. 中性子星とブラックホール2
 6-3. 星型のブラックホール
 6-4. ブラックホールの回転1
 6-5. ブラックホールの回転2
 6-6. 巨大ブラックホール
 6-7. 宇宙ジェット
7. 将来の観測
 7-1. 将来の観測

中身と感想です。

6. X線で輝くブラックホール2
 6-1. 中性子星とブラックホール1

  中性子星とブラックホールの区別は難しいということ。
  中性子星である証拠:@X線パルサー AX線バースト B1.4〜1.9太陽質量
  ここでは「降着駆動型X線パルサー」の原理が分かって良かったと思います。
  なぜ、X線放射がパルス状に断続するのか?疑問だったのですが、自転軸と磁極軸のズレなんですね。

 6-2. 中性子星とブラックホール2

  ブラックホール候補星:小さくて重い、中性子星ではない(X線パルサー、X線バーストでない)
  質量が太陽質量の3倍以上ならDynamical Black Hole
  エネルギースペクトルで降着円盤由来のものしかないのがBH
 
 6-3. 星型のブラックホール

  我々の銀河系では20個位の Dynamical BH があって、殆どがX線新星(Nova) 
  毎年発見されているので、推定 1000個位有りそう


 6-4. ブラックホールの回転1

  まず、無毛定理が示されて、  最大角運動量 Jmax は、Jmax = GM2/c で、このときを a*=1 で、
  自転していないときを a*=0 というパラメータで表わすとのこと
  Jmaxの簡単な説明もあるんですが、カー解を勉強しないとダメなんでしょうね。。
  まだ、そこまで勉強が進んでません。。
  それはそれで、最内安定円軌道(ISCO)が自転の有無で異なるので、「ブラックホールが降着物質と同じ方向に回転しているとシュバルツシールド半径の3倍より内側でも、安定な軌道が存在」ということは、わたしにとって新しい知識でした。
  それについては降着円盤のスペクトルで分かるとのこと。
  
 6-5. ブラックホールの回転2

  降着円盤からの(鉄)輝線のスペクトル形状の違いで、自転の有無が分かるということらしい
  → まだ、観測的には確立された物ではない

 6-6. 巨大ブラックホール

  「活動銀河核(Active Galactic Nuclei) 」という用語が真新しいです。
   AGN: 中心には、巨大ブラックホールが有ると考えられている
   速い時間変動(小さい領域)、 膨大なエネルギー放射、 降着円盤の証拠、ケプラー運動での質量推定
   BH質量と銀河のバルジの質量の相関 → BHが銀河の進化を左右する
   ここは、課題レポートに関連するところだけど、上手い説明ができるか?

 6-7. 宇宙ジェット

   ブラックホールやコンパクト星に大量の物が落ちる
     – 何らかの原因で一部の物質にエネルギーを集中させて加速して吹き出す。
     – 何らかの原因でたいへん細長い形状になる。
   ということで、この「宇宙ジェット」の出来るメカニズムは分かってないようようです。
   分かってるのかと思ってました。。

7. 将来の観測
 7-1. 将来の観測

   BHの回転は観測できたのだろうか
   BHは銀河の進化にどんな影響をあたえているのだろうか
   超巨大BHはいつ、どうやって出来たのだろうか

   という様な疑問を調べるために、直近ではASTRO-H 衛星(JAXA)を2015年度打ち上げ予定のようです。
   
   そもそも、BHの証拠はつかんだのだろうか 

   これについては、BHの撮像観測が必要で、X-線干渉計の開発や電波(サブミリ波)干渉計BH Horizon 計画
   などが計画されているようです。



さて、「Week 4 理解度確認クイズ」について概要を説明します。

問題4-1 X線天体が中性子星であると考えられる場合の条件で不適切なものを問うもの
   「6-1. 中性子星とブラックホール1」参照

問題4-2 X線天体が最も確からしいブラックホールと考えられるのを問うもの
   「6-2. 中性子星とブラックホール2」参照
   「最も確からしい」という表現に注意して下さい。
    ブラックホールの必要条件に合致しますが、十分条件に近いもではないものも含まれています。

問題4-3 「X線新星は約50年で繰り返している」→「X線新星は約500年で繰り返している」としたら、
     我々の銀河内のBHの個数の推定値はどうなるか?を問うもの
[(年間発見数)/(光っている確率)]×[(銀河全体の体積)/(3kpc 以内の体積)]
    という式において、(年間発見数)、(銀河全体の体積)、(3kpc 以内の体積)は測定値なので変わりません。
    「X線新星は約500年で繰り返している」という条件では (光っている確率)が小さくなることを意味します。 

問題4-4 無毛定理の内容を問うもの

問題4-5 ブラックホールの近傍から出た輝線の形状やエネルギーに影響を与えないものを問うもの
    「6-5. ブラックホールの回転2」参照
    まあ、ある程度、常識で考えても分かると思います。

問題4-6 AGNは巨大なBHであると考えられている理由と関係ないものを問うもの
    「6-6. 巨大ブラックホール」参照
    「我々の居る場所がこの宇宙において特別な場所ではない」ということを理解していれば、
    常識で考えても分かると思います。 

問題4-7 チャンドラ衛星で撮影したクェーサー3C273のジェットの開き角度を問うもの
    写真から見たところ、開き角度=約5°なんですが、
    対象がチャンドラ衛星に近づいたり遠ざかったりしている場合、
    それは見かけであって、本来の角度とは異なると見るべきでしょうか?
    そうであれば、本来の角度は約5°と比べて大きいのか?小さいのか?
    という設問で、講義を聴いても出て来ないものです。ここは考えるしかありません。

    ちなみに、私は下図のよう考えました。
画像

    本来のジェットを表すのは黒いベクトルで、そこに相対速度による青いベクトルが横方向に加わって
    見かけの赤いベクトル(開き角度=約5°)になりました。黒いベクトルの開き角度はこれより大きいのか?
    小さいのか?(これが正しいのかは責任を持ちかねます。。)


ここで一応、満点の 21 点をとることができ、トータルで 85% となりました。
後は、課題レポートが3つあります。紹介すると、

【レポート課題1】レントゲン写真をうまくとるには、どんなX線を使えば良いか説明せよ。
  これは満点の 5 点をいただきました。

【レポート課題2】質量関数が相手の星の質量の最小値になる事を説明せよ。
  これはなんと、零点です。。一人の方は5点ですが、あとのお二人が零点を付けました。
  これは数式を説明しているのですが、自信があったのですがね〜、、どうも理解されていないようです。
  提出期限後に原文をUPしますので、ご確認下さい。


【レポート課題3】BHの質量と、銀河のバルジの質量がよい相関を示すという事は、どういう事を意味するのか、
  これは満点の 5 点をいただきました。

いずれしろ、こういうのを相互採点で正しい評価ができるのか?疑問です。。
さて最終的にトータルは 95% となりました。

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コメント(3件)

内 容 ニックネーム/日時
week1から参考にさせてもらっています。天体物理学だと思って受講したら先生はX線が専門だったので理数系の記述が続くと悪戦苦闘です;
pdfファイルはダウンロードしているのですが、先生の講義動画を見るにはどこからアクセスしたらいいか分からなくなってしまいました。
gaccoのサイトにあるんでしたっけ?
mimi
2015/02/15 18:49
ちょっと、ご質問の意味が分からないのですが?。例えば「学習する」→「Week4:X線で輝くブラックホール2」→「6.X線で輝くブラックホール2」とたどれば、講義映像に行きつきます。そういうことは「学習する」→「講座概要」→「学習の手引き」を見て自己解決をお願いします。
T_NAKA
2015/02/15 19:50
講義画像へのアクセス方法についての質問でした。
’教材ダウンロード’にあると勘違いしていました。
稚拙な質問ですみませんでした。
mimi
2015/02/16 13:24

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