赤外線観測を用いたアストロミネラロジーで挑むAGN活動史の理解

Research Project

Project/Area Number	21J14438
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Review Section	Basic Section 16010:Astronomy-related
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	土川拓朗名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2021-04-28 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords	活動銀河核 / 宇宙塵 / 宇宙鉱物学
Outline of Research at the Start	銀河中心の超巨大ブラックホール（BH）の進化、およびその急成長期であるとされる活動銀河核（AGN）の活動史はよく理解されていない。そこで、AGN 活動史を探る新たなプローブとして、近年、星・惑星間ダスト研究で盛んに研究されているアストロミネラロジーの知見を導入する。本研究では、中間赤外線帯に見られるシリケートダストバンドや可視・近赤外線帯の減光曲線の詳細解析によりAGN の核周ダストの性質（結晶度、サイズ、空隙率、組成）を理解し、ダスト変性の履歴として遠い過去から現在までのAGN 活動の経過を解明する。
Outline of Annual Research Achievements	銀河中心の超巨大ブラックホール（BH）の進化、およびその急成長期であるダストに埋もれた活動銀河核（AGN）の活動史はよく理解されていない。本研究では、AGN 活動史を探る新たなプローブとして、近年、星・惑星間ダスト研究で盛んに研究されているアストロミネラロジーの知見を導入する。当該年度は、赤外線天文衛星Spitzerによって観測された深く埋もれたAGN115天体の中間赤外線スペクトルを用いて、波長１０μm帯に見られるシリケートダストバンドを系統的に解析した。その結果、天体間でダストバンドの形状が有意に異なることを示した。その違いを説明するには、非晶質橄欖石、非晶質輝石、結晶質橄欖石の3成分を考慮する必要があり、組成比は大きくばらつくことを指摘した。特に、結晶度は100 K以下の領域に存在する水氷の光学的深さと有意に反相関した。よって、結晶シリケートはAGN活動を介した高温加熱により結晶化したことが示唆されるが、吸収フィーチャーとしてのみ観測されたことから低温領域に存在する。以上より、非晶質シリケートが中心核近傍の高温領域で結晶化され、アウトフローによって外側の低温領域まで運ばれた可能性を提案した。上記内容を査読付学術誌にて発表した。さらに、幅広いダスト性質とこれまで以上に精度の良い解析結果を得るために、中心核周辺のダスト分布を仮定し輻射輸送計算を解くことで、中間赤外線スペクトルを波長5-30μmの全範囲で細部まで詳細にモデル化することに成功した。その結果、サイズの大きなダストは存在せず、ダストの空隙率が比較的高いことがわかった。また、結晶度や鉱物学的組成が赤外線光度、ダストの柱密度に依存することに基づいて、核周領域の鉱物学的な描像を初めて明らかにした。
Research Progress Status	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。