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2014 Fiscal Year Annual Research Report

銀河進化解明に向けたミリ波サブミリ波帯分子分光観測による銀河の熱源診断法の開発

Research Project

Project/Area Number 14J08410
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

泉 拓磨  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Keywords活動銀河核 / サブミリ波 / 星間化学 / 超巨大ブラックホール進化
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、銀河とその中心にある超巨大ブラックホールの形成・成長の謎を解明するために、星間塵による減光を受けないミリ波サブミリ波帯分子輝線を用いて、銀河の熱源を診断する手法を開発することである。

計画初年度は、申請者が筆頭研究者として最新の電波干渉計ALMAに観測が採択された、既知の明るい活動銀河核(AGN)であるNGC7469における高密度分子ガス観測データの解析と論文化を進めた。これは、先行研究でその可能性が指摘された、AGN天体におけるシアン化水素分子(HCN)輝線強度がホルミルイオン(HCO+)や硫化炭素(CS)の輝線強度に対して増大する現象を詳しく調べる研究である。この研究からは、NGC7469でもHCN強度の増加が確認された。さらに、その増加具合は、低光度AGNであるNGC1097よりも低いことを示した。これは、AGN周辺からの分子輝線強度比は、AGNの光度に単純依存するわけではないことを示す。この成果はIzumi et al. 2015aとして、天体物理学誌Astrophysical Journalに投稿された。

また、申請者は、ALMAのアーカイブデータを用いた、熱源が既知の複数天体のHCN、HCO+、CS輝線データの解析も進めた。そして、HCN/HCO+、HCN/CSの2つの輝線強度比を用いた銀河の熱源診断図を提唱した。この手法はAGNと星形成銀河の区別に成功しただけでなく、通常のAGNと、星間物質に「深く埋もれたAGN」をも区別できる可能性があることを発見した。申請者は、こうして得られた診断図にモデル解析から物理化学的な解釈も与え、AGNの影響により特異な化学組成が実現していることを提唱した。これらの結果は、Izumi et al. 2015bとして、天体物理学誌Astrophysical Journalに投稿された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の想定よりもALMA望遠鏡による観測スケジュールに遅れが目立ったものの(天候不順のため)、近傍宇宙では貴重な明るい1型AGNであるNGC7469を用いた分光観測によるHCN分子輝線の超過現象を確認することに成功し、その成果を論文化した。ここまでが当初の年次計画で予定していた範囲である。それに加えて、NGC7469観測で得た成果を多天体の観測結果とも比較し、確かにAGNではHCN輝線の超過が見られることを明らかにした。これらの観測的成果に対して、なぜそのようなHCN輝線超過が起きるのか、物理化学的なモデルの見地に立った解析もすすめ、AGN周辺で分子ガスの化学組成が変わっていることをその要因として提唱した。この成果も論文にまとめたことは、当初の計画を超える進展である。また、数多くの国際研究会で口頭発表を重ねており、積極的に研究成果のアピールもしてきた。多くの研究者の注目も集める成果となっている。

さらに、銀河中心部の高密度ガスの質量に着目したブラックホール成長機構の研究、近傍のみならず遠方銀河中のブラックホールの成長機構に関する研究も進めており、これらはもちろん当初の計画を大きく超える進展であり、かつ、平成27年度に論文化予定でもある。

以上より総合的に判断して、初年度の進展は当初の計画よりはるかに進んだものであったと考える。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度には、当初の計画通り、AGNにおけるHCN輝線強度増加の原因をより深く探るため、多天体の観測をALMA望遠鏡に提案し、さらに積極的にアーカイブデータも利用することで研究を進めていく。分子輝線は複数の周波数で放射される(遷移)が、今年度はHCN、HCO+、CSをはじめとする複数分子種の"複数遷移輝線"を用いた解析を通じて、AGN周りの分子ガスの詳細な化学組成を明らかにすることを目指す。この研究により、特異な化学組成の実現が確実視されれば、申請者の提案する銀河の熱源診断法はより信頼できる手法として利用できるようになるだろう。

また、平成27年度は銀河中心の高密度ガス質量に着目したブラックホールの成長機構に関する研究も進める。これはALMA望遠鏡の登場によりはじめて観測的に明らかになりつつある現象であり、長らく論争が続いている宇宙史におけるブラックホール成長機構の解明に向けた極めて重要な一歩となりうる。

さらに、現在申請者はこれまで経験を積んできた近傍天体の観測だけでなく、遠方天体中の巨大ブラックホールの成長や、それが銀河環境に与える影響を探るための研究も計画・遂行している。これはハワイのJCMT電波望遠鏡を用いた観測研究で、今夏より開始する予定である。こちらもコミュニティからの期待が高く、鋭意データの解析・論文化に邁進する。

  • Research Products

    (14 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] A multi-transition study of molecules toward NGC 1068 based on high-resolution imaging observations with ALMA2015

    • Author(s)
      T. Nakajima, S. Takano, K. Kohno, N. Harada, E. Herbst, Y. Tamura, T. Izumi, A. Taniguchi, and T. Tosaki
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 67 Pages: 8, 22

    • DOI

      10.1093/pasj/psu136

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multimolecule ALMA observations toward the Seyfert 1 galaxy NGC 10972015

    • Author(s)
      S. Martin, K. Kohno, T. Izumi, M. Krips, D. Meier, R. Aladro, S. Matsushita, S. Takano, J.L. Turner, D. Espada, T. Nakajima, Y. Terashima, K. Fathi, P.-Y. Hsieh, M. Imanishi, A. Lundgren, N. Nakai, E. Schinnerer, K. Sheth, and T. Wiklind
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 573 Pages: 116, 128

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201425105

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Distribution of molecules in the circumnuclear disk surrounding starburst ring in the Seyfert galaxy NGC 1068 observed with ALMA2014

    • Author(s)
      S. Takano, T. Nakajima, K. Kohno, N. Harada, E. Herbst, Y. Tamura, T. Izumi, A. Taniguchi, and T. Tosaki
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 66 Pages: 75, 88

    • DOI

      10.1093/pasj/psu052

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The Synergy of the SCUBA-2 Imaging Exploration of the Epoch of Reionization (SIXER) with the HSC-AGN survey2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Evolution of SMBHs with HSC: First results from initial dataset
    • Place of Presentation
      ASIAA(台湾)
    • Year and Date
      2014-12-18 – 2014-12-20
  • [Presentation] ALMA Observations of Dense Molecular Gas Tracers in Nearby AGNs2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Workshop on Astrochemistry in External Galaxies
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-12-12 – 2014-12-12
  • [Presentation] Submillimeter Observations of the Dense Gas in the Type-1 Active Nucleus of NGC 1097 and NGC 7469 for a Robust Energy Diagnostics2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Revolution in Astronomy with ALMA - the 3rd year -
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2014-12-08 – 2014-12-11
  • [Presentation] Nearby Galaxiesでの[CI]の観測について2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      ALMAワークショップ「微細構造輝線勉強会」
    • 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
      2014-12-02 – 2014-12-03
  • [Presentation] Multi-transitional ALMA Observations of Dense Molecular Gas in the Central Kpc Regions of Nearby AGNs2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      2014 ALMA/ASTE/MOPRA User’s Meeting
    • Place of Presentation
      国立天文台三鷹(東京都三鷹市)
    • Year and Date
      2014-10-27 – 2014-10-29
  • [Presentation] The spatial distribution of shock/dust-related molecules in the nearby starburst galaxy NGC 253 observed with ALMA2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Workshop on Interstellar Matter 2014
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-10-17 – 2014-10-19
  • [Presentation] The quest for a robust energy diagnostics for studying SMBH evolution2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Chemical Diagnostics in the ALMA/NOEMA Era
    • Place of Presentation
      Max-Planck-Institut fur Astronomie(ドイツ)
    • Year and Date
      2014-07-21 – 2014-07-23
  • [Presentation] Submm HCN Observations of Nearby Seyfert Galaxies for Energy Diagnostics - I. Data presentation2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Chemical Diagnostics in the ALMA/NOEMA Era
    • Place of Presentation
      Max-Planck-Institut fur Astronomie(ドイツ)
    • Year and Date
      2014-07-21 – 2014-07-23
  • [Presentation] Submm HCN Observations of Nearby Seyfert Galaxies for Energy Diagnostics - II. Physical/chemical interpretation2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Chemical Diagnostics in the ALMA/NOEMA Era
    • Place of Presentation
      Max-Planck-Institut fur Astronomie(ドイツ)
    • Year and Date
      2014-07-21 – 2014-07-23
  • [Presentation] AGN feedback from (sub)mm observational view2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      Galaxy Workshop
    • Place of Presentation
      国立天文台三鷹(東京都三鷹市)
    • Year and Date
      2014-07-01 – 2014-07-01
  • [Presentation] ALMAで探るSMBHと銀河中心高密度ガス円盤の共進化2014

    • Author(s)
      泉拓磨
    • Organizer
      銀河進化研究会2014
    • Place of Presentation
      国立天文台三鷹(東京都三鷹市)
    • Year and Date
      2014-06-04 – 2014-06-06

URL: 

Published: 2016-06-01  

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