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X線精密分光とスペクトル変動観測による巨大ブラックホールと銀河の共進化の研究

Research Project

Project/Area Number 16K05296
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Astronomy
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

寺島 雄一  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (20392813)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsブラックホール / X線分光 / 宇宙プラズマ / X線天文学 / 宇宙物理 / 銀河
Outline of Annual Research Achievements

「ひとみ」衛星搭載軟X線分光器による観測を行い、ペルセウス座銀河団の精密分光データの解析を進めた。まず、ペルセウス座銀河団の中心銀河NGC 1275の中心部に存在する巨大ブラックホールの周辺物質からの鉄蛍光輝線の精密分光データをもとに、物質の運動状態を決定した。これにより、ブラックホール周辺物質の存在する領域が銀河中心部から1.6キロパーセク以内であることを明らかにした。この領域は、活動銀河核で中心部を隠す分子トーラスとよばれる構造か、中心から数100パーセク程度の領域に存在する中心核周辺円盤に対応するものである。このようなブラックホール周辺物質の精密分光観測は世界初の結果である。
また、同じ観測データを用い、銀河団内の高温プラズマからのX線放射の解析も進めた。銀河団プラズマはほぼ衝突電離平衡状態にあり、熱的プラズマからの放射過程を理解する基礎となる。この精密分光データ解析から、熱的プラズマの観測的特徴、元素組成、運動状態、温度分布について調べ結果を発表した。また、原子物理的な検討を行い、プラズマ放射コードの現状についてまとめた。これらの結果は、今後ブラックホール周辺物質に見られる光電離プラズマとの比較をする基礎になるものでもある。さらに、中心の巨大ブラックホールからの高速アウトフローは、銀河団スケールに影響を及ぼし高音ガスの乱流速度を増しているが、その程度は大きくなく、速度分散の大きなガスでも200 km/s程度であることを明らかにした。
X線精密分光と並行して、相補的な観測として、X線/可視光/赤外線の広視野サーベイデータを用い、遠方(赤方偏移4程度)の巨大ブラックホール(クェーサー)や、吸収を受けた巨大ブラックホールの探索を行った。これにより、可視光で暗くX線で明るく見える天体内部の吸収物質について考察した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

「ひとみ」衛星搭載軟X線分光器を用い、ペルセウス座銀河団中心に存在する巨大ブラックホール周辺物質のの精密分光を行うとともに、銀河団ガスの運動学的解析や巨大ブラックホールからのアウトフローの影響を観測的に明らかにすることができている。また、プラズマ分光データは、衝突電離平衡状態にあるガスと、ブラックホール周辺で期待される光電離プラズマの区別をする基礎となるものである。一方、「ひとみ」衛星による巨大ブラックホールの観測は計画通りには進められなかったが、得られたデータを多角的に解析するとともに、相補的に用いることができる多波長データを併用することで、当初の目的の巨大ブラックホールからのアウトフローと、母銀河やその外部の銀河団環境へのフィードバック過程の研究を進めることができている。

Strategy for Future Research Activity

引き続き巨大ブラックホール周辺物質の観測と、ブラックホール周辺環境への影響の観測的研究を進める。特に、巨大ブラックホールからのX線の強度変動の要因の一つと考えらている、吸収物質の運動に伴う吸収量の時間変化に着目したデータ解析を行う。このさい、多くの事例を研究するため、これまでに各種X線天文衛星で得られた大量のアーカイブデータも利用し、アウトフローガスなどの視線上の吸収物質の時間変化などに着目した解析を進める。また、X線分光データを補うため、可視光、紫外線、赤外線といった多波長データも併用し、吸収物質の性質やダイナミクスを探る研究を進める。これらの結果を総合し、本研究計画の最終年度にはブラックホールからのアウトフローが周辺環境におよぼす影響を総括し、銀河と中心核ブラックホールの供進化過程を解明を目指す。

Report

(2 results)
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report

Research Products

(41 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation

  • [Int'l Joint Research] NASA/University of Maryland/Princeton University(アメリカ合衆国)

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  • [Int'l Joint Research] University of Cambridge/University of Southampton/University of Durham(イギリス)

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  • [Int'l Joint Research] Academia Sinica(台湾)

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  • [Int'l Joint Research] SRON(オランダ)

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  • [Int'l Joint Research] NASA Goddard Space Flight Center/University of Maryland/Princeton University(アメリカ合衆国)

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  • [Int'l Joint Research] University of Cambridge(イギリス)

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  • [Int'l Joint Research] SRON(オランダ)

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  • [Int'l Joint Research] Pontificia Universidad Catolica de Chile(チリ共和国)

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  • [Int'l Joint Research] Academia Sinica(中華民国)

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  • [Journal Article] The Hyper Suprime-Cam SSP Survey: Overview and survey design2018

    • Author(s)
      Aihara Hiroaki、Arimoto Nobuo、Armstrong Robert、 et al. (including Imanishi M.)
    • Journal Title

      PASJ

      Volume: 70 Pages: 1-14

    • DOI
      10.1093/pasj/psx066
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      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Quasar Luminosity Function at Redshift 4 with Hyper Suprime-Cam Wide Survey2018

    • Author(s)
      Akiyama Masayuki、He Wanqiu、Ikeda Hiroyuki、Niida Mana、Nagao Tohru、Bosch James、Coupon Jean、Enoki Motohiro、Imanishi Masatoshi、Kashikawa Nobunari、Kawaguchi Toshihiro、Komiyama Yutaka、Lee Chien-Hsiu、Matsuoka Yoshiki、et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 34-57

    • DOI
      10.1093/pasj/psx091
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      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] X-Ray Bright Optically Faint Active Galactic Nuclei in the Subaru Hyper Suprime-Cam Wide Survey2018

    • Author(s)
      Terashima et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70

    • DOI
      10.1093/pasj/psx109
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      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Suzaku Observations of Heavily Obscured (Compton-thick) Active Galactic Nuclei Selected by Swift/BAT Hard X-Ray Survey2018

    • Author(s)
      Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Kawamuro Taiki、Ricci Claudio、Awaki Hisamitsu、Terashima Yuichi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 853 Pages: 146-146

    • DOI
      10.3847/1538-4357/aaa47c
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster observed with Hitomi*2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 1-31

    • DOI
      10.1093/pasj/psx138
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurements of resonant scattering in the Perseus cluster core with Hitomi SXS2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 10-10

    • DOI
      10.1093/pasj/psx127
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Temperature structure in the Perseus cluster core observed with Hitomi*2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 11-11

    • DOI
      10.1093/pasj/psy004
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atomic data and spectral modeling constraints from high-resolution X-ray observations of the Perseus cluster with Hitomi2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 12-12

    • DOI
      10.1093/pasj/psx156
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hitomi observation of radio galaxy NGC 1275: The first X-ray microcalorimeter spectroscopy of Fe-Kα line emission from an active galactic nucleus*2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 13-13

    • DOI
      10.1093/pasj/psx147
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for Thermal X-ray Features from the Crab nebula with Hitomi Soft X-ray Spectrometer2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 14-14

    • DOI
      10.1093/pasj/psx072
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hitomi X-ray studies of Giant Radio Pulses from the Crab pulsar2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 15-15

    • DOI
      10.1093/pasj/psx083
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hitomi Observations of the LMC SNR N132D: Highly Redshifted X-ray Emission from Iron Ejecta2018

    • Author(s)
      Hitomi collaboration, A. Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 16-16

    • DOI
      10.1093/pasj/psx151
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Glimpse of the highly obscured HMXB IGR J16318?4848 with Hitomi*2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, A. Bamba et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 1-17

    • DOI
      10.1093/pasj/psx154
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5?0.92018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration、Bamba, A. et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: - Pages: 1-16

    • DOI
      10.1093/pasj/psy027
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Discovery of H2O megamasers in obscured active galactic nuclei2017

    • Author(s)
      Yamauchi Aya、Miyamoto Yusuke、Nakai Naomasa、Terashima Yuichi、Okumura Taishi、Zhou Bin、Taniguchi Kotomi、Kaneko Hiroyuki、Matsumoto Naoko、Salak Dragan、Nishimura Atsushi、Ueno Saeko
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 69

    • DOI
      10.1093/pasj/psx052
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster2017

    • Author(s)
      Aharonian, F., Bamba, A. et al.
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 551 Pages: 1-16

    • DOI
      10.1038/nature24301
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Study of Swift/Bat Selected Low-luminosity Active Galactic Nuclei Observed with Suzaku2017

    • Author(s)
      Kawamuro, T., Ueda, Y., Tazaki, F., Terashima, Y., & Mushotzky, R.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 831 Pages: 3742-3742

    • DOI
      10.3847/0004-637x/831/1/37
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] CLUSTERING OF INFRARED-BRIGHT DUST-OBSCURED GALAXIES REVEALED BY THE HYPER SUPRIME-CAM ANDWISE2017

    • Author(s)
      Toba, Y.; Nagao, T.; Kajisawa, M.; Oogi, T.; Akiyama, M.; Ikeda, H.; Coupon, J.; Strauss, M. A.; Wang, W.; Tanaka, M.; Niida, M.; Imanishi, M.; Lee, C.; Matsuhara, H.; Matsuoka, Y.; Onoue, M.; Terashima, Y.; Ueda, Y.; Harikane, Y.; Komiyama, Y.; Miyazaki, S.; Noboriguchi, A.; Usuda, T.
    • Journal Title

      PASJ

      Volume: 835 Pages: 36-36

    • DOI
      10.3847/1538-4357/835/1/36
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Shedding Light on the Compton-thick Active Galactic Nucleus in the Ultraluminous Infrared Galaxy UGC 5101 with Broadband X-Ray Spectroscopy2017

    • Author(s)
      Oda, S., Tanimoto, A., Ueda, Y., Imanishi, M., Terashima, Y., & Ricci, C.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 835

    • DOI
      10.3847/1538-4357/835/2/179
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] HitomiConstraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster2017

    • Author(s)
      Aharonian, F. A., Akamatsu, H, Terada, Y. et al (Hitomi collaboration)
    • Journal Title

      Astrophysical Jounal Letters

      Volume: 837 Pages: 15-15

    • DOI
      10.3847/2041-8213/aa61fa
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Suzaku Observations of Moderately Obscured (Compton-thin) Active Galactic Nuclei Selected by Swift/BAT Hard X-ray Survey2016

    • Author(s)
      Kawamuro, T., Ueda, Y., Tazaki, F., Ricci, C., & Terashima, Y.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      Volume: 225 Pages: 1436-1436

    • DOI
      10.3847/0067-0049/225/1/14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster2016

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration ; Tsunemi, Hiroshi ; Hayashida, Kiyoshi ; Nakajima, Hiroshi ; and 212 coauthors
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 535 Pages: 117-117

    • DOI
      10.1038/nature18627
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite2016

    • Author(s)
      Takahashi, T. et al.
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 9905 Pages: 990510-11

    • DOI
      10.1117/12.2232379
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] X-ray bright optically faint AGNs found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam surveys2018

    • Author(s)
      寺島雄一・菅沼 直・秋山正幸・J. E. Greene・川口俊宏・岩澤一司・長尾 透・野田博文・鳥羽儀樹・上田佳宏・山下拓時
    • Organizer
      日本天文学会2017年秋季年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] X-ray Bright Optically Faint AGNs2017

    • Author(s)
      Y. Terashima
    • Organizer
      Joint HSC-XXL kick-off meeting
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] X-Ray Bright Optically Faint AGNs Found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam Surveys2017

    • Author(s)
      Y. Terashima
    • Organizer
      The X-ray Universe 2017
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] X-ray/Infrared bright AGNs2017

    • Author(s)
      Y. Terashima
    • Organizer
      HSC-AGN face-to-face meeting
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] AGNフィードバックのX線観測2016

    • Author(s)
      寺島雄一
    • Organizer
      超巨大ブラックホール研究推進連絡会第4回ワークショップ
    • Place of Presentation
      東京大学天文学教育研究センター(東京都三鷹市)
    • Year and Date
      2016-12-10
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      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 超高光度赤外線銀河 UGC 5101 の広帯域X線スペクトル解析2016

    • Author(s)
      小田紗映子, 上田佳宏, 谷本 敦, 今西昌俊, 寺島雄一, Ricci, C.
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2016-09-15
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 硬X線(>10 keV) 選択された適度に吸収を受けた活動銀河核の『すざく』による広帯域X線スペクトルの系統的解析2016

    • Author(s)
      川室太希, 上田佳宏, 田崎文得, Ricci, C., 寺島雄一
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2016-09-15
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] XMM-Newton 衛星で検出されたスーパーフレア星候補天体2016

    • Author(s)
      中村優美子, 坪井陽子, 寺島雄一, 勝田 哲, 菅原泰晴
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] X-ray Properties of Optically Faint Sources2016

    • Author(s)
      Terashima, Y.
    • Organizer
      HSC-AGN face-to-face meeting
    • Place of Presentation
      KAVLI IPMU, The University of Tokyo (千葉県柏市)
    • Year and Date
      2016-08-27
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2016-04-21   Modified: 2018-12-17  

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