(サブ)ミリ波による合体銀河中の塵に埋もれたエネルギー源診断法の確立

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05030
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 今西 昌俊 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (00311176)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 超巨大ブラックホール / サブミリ波 / 赤外線銀河 / 分子ガス / 活動銀河中心核 / 星生成 / 共進化 / 銀河

Outline of Annual Research Achievements

太陽の1000億倍以上もの光度を赤外線で放射している赤外線銀河は、強力なエネルギー源が塵の向こう側に隠されて存在する天体である。エネルギー源としては、星生成活動（活発に生成される星内部で起こる核融合反応によるエネルギー生成）、及び、活動銀河中心核（AGN）活動（超巨大ブラックホールへ物質が落ち込む際の重力エネルギーを放射に変換して明るく輝く活動）が考えられる。赤外線銀河は、赤方偏移が1を超える遠方宇宙（現在から75億年以上前の宇宙）では、宇宙全体からの赤外線放射を支配していることがわかっており、赤外線銀河という種族の塵に隠されたエネルギー源の正体をあきらかにすることは、宇宙全体の塵に隠された側での星生成史、超巨大ブラックホール質量の成長の歴史の解明と密接に関係する。しかしながら、赤外線銀河では、サイズ的に小さなAGN（質量降着している超巨大ブラックホール）が塵の奥深くにすぐに埋もれてしまい、きちんと見つけ出すことが困難になるという大きな問題が存在する。本研究では、塵吸収の影響の小さなサブミリ波に基づく観測から、見つけるのが難しい埋もれたAGNのエネルギー的役割を正しく見積もる独自の手法を確立させ、赤外線銀河の塵に隠された側でのAGNの星生成活動の役割を正しく理解することを目標とする。

本研究は、2011年から2015年度まで補助を受けていた科研費(23540273)に基づく研究をさらに発展させる位置付けを持つものである。本年度は、ALMA Cycle 2のデータに基づく筆頭著者の論文を投稿した(Imanishi et al. 2016a,2016b)。さらに、ALMA Cycle 3に研究代表者として提案した2個の課題が共に採択され、研究をさらに発展させる目処を立てることができた。2015年9月の日本天文学会、12月の関連研究会で研究成果を口頭発表した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ALMA Cycle 0、1、２に引き続き、ALMA Cycle 3でも、研究代表者として提案した2個の課題が共に採択され、順調に研究を進展させることができた。ALMA Cycle 2の観測データに基付く筆頭著者の査読論文を2編投稿することができた。3月末の時点で、両論文共に、レフェリーによる査読を受けている状態である。(その内1編は、4/12にAstrophysical Journal Lettersに受理された。) 共著者としても、ALMAに基づく査読論文を5編出版することができた(Saito et al. 2015; Fathi et al. 2015; Izumi et al. 2015, 2016a,2016b)。以上、ALMAによる合体赤外線銀河、活動銀河中心核の研究は、順調に進んでいると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、ALMA Cycle 1、２、３で取得され、配送された観測データを精密に解析し、AGNで見られるシアン化水素の輝線強度の超過が、複数の回転遷移でどう変化するかを調べる。そして、組成比、回転準位励起、赤外線放射励起のどの機構が主にその観測結果に効いているのかを定量的に明らかにすることを目標とする。現在準備中の筆頭著者の論文が2編あり、今年度中に投稿したい。今後2-3年の間に、筆頭著者の査読論文を最低3編、共著者の論文を最低5編は出版したい。ALMA Cycle 4の観測公募にもしっかりと練った提案を出し、引き続き採択されるよう努力する。本分野で世界をリードし続けることができるよう、しっかりと研究を続けていきたい。

Causes of Carryover

関連する国際学会が、2015年度にはあまり開催されず、2016年度に開催されるため、一部次年度に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

国際学会参加に使用する。2016年度は、少なくとも3回のALMA関係の国際学会参加を計画している。2016年4月米国バージニア州、2016年8月米国ニュハンプシャー州、2016年9月カリフォルニア州。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Stony Brook University/Princeton University Observatory/University of Texas at San Antonio(U.S.A.)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Stony Brook University/Princeton University Observatory/University of Texas at San Antonio
  • # of Other Institutions: 15
• [Int'l Joint Research] Universidad Complutense de Madrid/Instituto de Astrofisica de Canarias/Instituto de Fisica de Cantabria(Spain)
  • Country Name: Spain
  • Counterpart Institution: Universidad Complutense de Madrid/Instituto de Astrofisica de Canarias/Instituto de Fisica de Cantabria
  • # of Other Institutions: 6
• [Int'l Joint Research] Universidad de Concepcion/Universidad Diego Portales/Gemini Observatory(Chile)
  • Country Name: Chile
  • Counterpart Institution: Universidad de Concepcion/Universidad Diego Portales/Gemini Observatory
  • # of Other Institutions: 3
• [Int'l Joint Research] University of Southampton/University of Oxford/Rutherford Appleton Laboratory(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University of Southampton/University of Oxford/Rutherford Appleton Laboratory
• [Int'l Joint Research] Academia Sinica/National Central University/National Tsing Hua University(Taiwan)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: Academia Sinica/National Central University/National Tsing Hua University
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 6
• [Journal Article] A mid-infrared spectroscopic atlas of local active galactic nuclei on sub-arcsecond resolution using GTC/CanariCam (2016)
  • Author(s): Alonso-Herrero, A.; Esquej, P.; Roche, P. F.; Ramos Almeida, C.; Gonzalez-Martin, O.; Packham, C.; Levenson, N. A.; Mason, R. E.; Hernan-Caballero, A.; Pereira-Santaella, M.; Alvarez, C.; Aretxaga, I.; Lopez-Rodriguez, E.; Colina, L.; Diaz-Santos, T.; Imanishi, M.; Rodriguez Espinosa, J. M.; Perlman, E.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 455 Pages: 563-583
  • DOI: 10.1093/mnras/stv2342
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Submillimeter-HCN Diagram for Energy Diagnostics in the Centers of Galaxies (2016)
  • Author(s): Izumi, Takuma; Kohno, Kotaro; Aalto, Susanne; Espada, Daniel; Fathi, Kambiz; Harada, Nanase; Hatsukade, Bunyo; Hsieh, Pei-Ying; Imanishi, Masatoshi; Krips, Melanie; Martin, Sergio; Matsushita, Satoki; Meier, David S.; Nagai, Hiroshi et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 818 Pages: 42, 23p
  • DOI: 10.3847/0004-637X/818/1/42
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Near-infrared spectroscopy of quasars at z ~ 3 and estimates of their supermassive black hole masses (2016)
  • Author(s): Saito, Yuriko; Imanishi, Masatoshi; Minowa, Yosuke; Morokuma, Tomoki; Kawaguchi, Toshihiro; Sameshima, Hiroaki; Minezaki, Takeo; Oi, Nagisa; Nagao, Tohru; Kawatatu, Nozomu; Matsuoka, Kenta
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 68 Pages: 119pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psv102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NUSTAR Unveils a Heavily Obscured Low-luminosity Active Galactic Nucleus in the Luminous Infrared Galaxy NGC 6286 (2016)
  • Author(s): Ricci, C.; Bauer, F. E.; Treister, E.; Romero-Canizales, C.; Arevalo, P.; Iwasawa, K.; Privon, G. C.; Sanders, D. B.; Schawinski, K.; Stern, D.; Imanishi, M.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 819 Pages: 4, 13 pp.
  • DOI: 10.3847/0004-637X/819/1/4
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA observations of the submillimetre hydrogen recombination line from the type-2 active nucleus of NGC 1068 (2016)
  • Author(s): Izumi, Takuma; Nakanishi, Kouichiro; Imanishi, Masatoshi; Kohno, Kotaro
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: TBD Pages: 7pp
  • DOI: 10.1093/mnras/stw324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of New Dwarf Galaxy Near the Isolated Spiral Galaxy NGC 6503 (2015)
  • Author(s): Koda, Jin; Yagi, Masafumi; Komiyama, Yutaka; Boissier, Samuel; Boselli, Alessandro; Bouquin, Alexandre Y. K.; Donovan Meyer, Jennifer; Gil de Paz, Armando; Imanishi, Masatoshi; Madore, Barry F.; Thilker, David A.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 802 Pages: L24, 7pp
  • DOI: 10.1088/2041-8205/802/2/L24
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Differences in the Torus Geometry between Hidden and Non-hidden Broad Line Active Galactic Nuclei (2015)
  • Author(s): Ichikawa, Kohei; Packham, Christopher; Ramos Almeida, Cristina; Asensio Ramos, Andres; Alonso-Herrero, Almudena; Gonzalez-Martin, Omaira; Lopez-Rodriguez, Enrique; Ueda, Yoshihiro; Diaz-Santos, Tanio; Elitzur, Moshe; Honig, Sebastian F.; Imanishi, Masatoshi; Levenson, Nancy A.; Mason, Rachel E. et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 803 Pages: 57,
  • DOI: 10.1088/0004-637X/803/2/57
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Multi-line Observations of the IR-bright Merger VV 114 (2015)
  • Author(s): Saito, Toshiki; Iono, Daisuke; Yun, Min S.; Ueda, Junko; Nakanishi, Kouichiro; Sugai, Hajime; Espada, Daniel; Imanishi, Masatoshi; Motohara, Kentaro; Hagiwara, Yosiaki; Tateuchi, Ken; Lee, Minju; Kawabe, Ryohei
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 803 Pages: 69, 34pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/803/2/60
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Local Instability Signatures in ALMA Observations of Dense Gas in NGC 7469 (2015)
  • Author(s): Fathi, Kambiz; Izumi, Takuma; Romeo, Alessandro B.; Martin, Sergio; Imanishi, Masatoshi; Hatziminaoglou, Evanthia; Aalto, Susanne; Espada, Daniel; Kohno, Kotaro; Krips, Melanie;Matsushita, Satoki; Meier, David S.; Nakai, Naomasa; Terashima, Yuichi
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 806 Pages: L34, 6pp
  • DOI: 10.1088/2041-8205/806/2/L34
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Observations of the Submillimeter Dense Molecular Gas Tracers in the Luminous Type-1 Active Nucleus of NGC 7469 (2015)
  • Author(s): Izumi, Takuma; Kohno, Kotaro; Aalto, Susanne; Doi, Akihiro; Espada, Daniel; Fathi, Kambiz; Harada, Nanase; Hatsukade, Bunyo; Hattori, Takashi; Hsieh, Pei-Ying;Ikarashi, Soh; Imanishi, Masatoshi; Iono, Daisuke; Ishizuki, Sumio; Krips, Melanie; Martin, Sergio; Matsushita, Satoki; Meier, David S.; Nagai, Hiroshi et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 811 Pages: 39, 15pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/811/1/39
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hyper-luminous dust-obscured galaxies discovered by the Hyper Suprime-Cam on Subaru and WISE (2015)
  • Author(s): Toba, Yoshiki; Nagao, Tohru; Strauss, Michael A.; Aoki, Kentaro; Goto, Tomotsugu; Imanishi, Masatoshi; Kawaguchi, Toshihiro; Terashima, Yuichi; Ueda, Yoshihiro; Bosch, James; Bundy, Kevin; Doi, Yoshiyuki; Inami, Hanae; Komiyama, Yutaka; Lupton, Robert H.; Matsuhara, Hideo; Matsuoka, Yoshiki; Miyazaki, Satoshi et al.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 67 Pages: 8615pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psv057
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A deep look at the nuclear region of UGC 5101 through high angular resolution mid-IR data with GTC/CanariCam (2015)
  • Author(s): Martinez-Paredes, M.; Alonso-Herrero, A.; Aretxaga, I.; Ramos Almeida, C.; Hernan-Caballero, A.; Gonzalez-Martin, O.; Pereira-Santaella, M.; Packham, C.; Asensio Ramos, A.; Diaz-Santos, T.;Elitzur, M.; Esquej, P.; Garcia-Bernete, I.; Imanishi, M.; Levenson, N. A.; Rodriguez Espinosa, J. M.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 454 Pages: 3577-3589
  • DOI: 10.1093/mnras/stv2134
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sub-arcsec mid-IR observations of NGC 1614: Nuclear star formation or an intrinsically X-ray weak AGN? (2015)
  • Author(s): Pereira-Santaella, M.; Colina, L.; Alonso-Herrero, A.; Usero, A.; Diaz-Santos, T.; Garcia-Burillo, S.; Alberdi, A.; Gonzalez-Martin, O.; Herrero-Illana, R.; Imanishi, M.; Levenson, N. A.; Perez-Torres, M. A.; Ramos Almeida, C.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 454 Pages: 3679-3687
  • DOI: 10.1093/mnras/stv2242
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Subaru FMOS Galaxy Redshift Survey (FastSound). III. The mass-metallicity relation and the fundamental metallicity relation at z ~ 1.4 (2015)
  • Author(s): Yabe, Kiyoto; Ohta, Kouji; Akiyama, Masayuki; Bunker, Andrew; Dalton, Gavin; Ellis, Richard; Glazebrook, Karl; Goto, Tomotsugu; Imanishi, Masatoshi; Iwamuro, Fumihide; Okada, Hiroyuki; Shimizu, Ikkoh; Takato, Naruhisa; Tamura, Naoyuki; Tonegawa, Motonari; Totani, Tomonori
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 67 Pages: 10216 pp.
  • DOI: 10.1093/pasj/psv079
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] DLA 集中領域における輝線天体の探査 (2016)
  • Author(s): 小倉和幸, 長尾透 (愛媛大学), 今西昌俊, 柏川伸成 (国立天文台), 谷口義明, 鍛冶澤賢, \\ 塩谷泰広,小林正和, 鳥羽儀樹, 延原広大 (愛媛大学)
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-17 – 2016-03-17
• [Presentation] Optically-elusive buried dual AGN population in infrared-luminous gas/dust-rich galaxy mergers and implication for feedback to galaxies (2015)
  • Author(s): Masatoshi Imanishi
  • Organizer: Demographics and environment of AGN from multi-wavelength surveys
  • Place of Presentation: Chania (Greece)
  • Year and Date: 2015-09-21 – 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ALMA observations of molecular gas in the close vicinity of AGNs (2015)
  • Author(s): Masatoshi Imanishi
  • Organizer: Torus 2015 The unification scheme after 30 years
  • Place of Presentation: Winchester (U.K.)
  • Year and Date: 2015-09-14 – 2015-09-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ALMAによる赤外線銀河IRAS20551-4250の赤外線放射励起の研究 (2015)
  • Author(s): 今西昌俊（国立天文台）, 中西康一郎 (国立天文台), 泉拓磨 (東京大学)
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 甲南大学（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-09
• [Presentation] AGN feedback to low-mass galaxy formation at high redshift (2015)
  • Author(s): 菊田智史(総研大/国立天文台)、今西昌俊、仲田史明(国立天文台)、嶋作一大(東京大学)
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 甲南大学（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-09
• [Presentation] z~3のQSO9天体で探る超巨大ブラックホールと母銀河の共進化 (2015)
  • Author(s): 濟藤 祐理子 (総合研究大学院大), 美濃和 陽典, 今西 昌俊 (国立天文台), 川口 俊宏 (札幌医科大), 諸隈 智貴, 峰崎 岳夫 (東京大), 長尾 透 (愛媛大), 大井 渚 (宇宙科学研究所), 川勝 望 (呉高専), 松岡 健太 (京都大), 鮫島 寛明 (京都産業大)
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 甲南大学（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-09