2017 Fiscal Year Annual Research Report
電波観測を用いた超巨大ブラックホール成長率の推定と質量成長史の解明
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17J09016
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
川室 太希 国立天文台, 光赤外研究部, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 活動銀河核 / X-ray / submm/mm 波 / Chandra / ALMA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超巨大ブラックホール (SMBH: Supermassive Black Hole) に質量降着が起こり、太陽光度の 100 億倍以上にも明るくなる状態を活動銀河核 (AGN: Active Galactic Nuclei) と呼ぶ。AGN は、母銀河の星形成に影響を与える可能性が示唆されてきており、それに関連した研究を行った。
Submm/mm 波干渉計 ALMA と X 天文衛星 Chandra を用いて、近傍 AGN の Circinus galaxy を例にとって、AGN が星間物質 (ISM: Inter Stellar Medium) に与える影響について調査した。 ALMA の高い角度分解能 (< 1 arcsec) と感度により、~30 光年スケールで、様々な分子の回転励起輝線を観測することができる。一方 Chandra は、同程度の分解能で、6.4 keV の鉄輝線から AGN の X 線の影響を受けた星間物質をマッピングできる。分子輝線と鉄輝線の空間分布を比較したところ、鉄輝線は、中心核に近いところで明るい一方、分子輝線は、そこでは明るくなく、より外側で明るいといった空間反相関していることが見て取れた。この状況を解釈するために、X-ray Dominated Region モデルを考えた。その議論の際に重要な電離パラメータを空間反相関が見られた境界 (~180 光年) で求めたところ、XDR モデルが予測する原子から分子へ遷移する電離パラメータと無矛盾であることがわかった。この事実と星形成が分子ガスの表面密度と正の相関し、原子ガスとは相関を示していないことを考えると、まさに AGN が星形成を止める現場を発見したことになる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究の本質である、AGN からのエネルギーアウトプットが周辺物質に与える影響について研究することができた。近傍 AGN の Circinus galaxy に対して取られた submm/mm 波干渉計 ALMA と X 天文衛星 Chandra のデータを用いて、AGN が ISM に与える影響について調査した。ALMA の高い角度分解能 (< 1 arcsec) と感度により、~30 光年スケールで、様々な分子の回転励起輝線を観測することができる。一方 Chandra は、同程度の分解能で、6.4 keV の鉄輝線から AGN の X 線の影響を受けた ISM をマッピングできる。分子輝線と鉄輝線の空間分布を比較したところ、鉄輝線は、中心核に近いところで明るい一方、分子輝線は、そこでは明るくなく、より外側で明るいといった空間反相関していることが見て取れた。この状況を解釈するために、X-ray Dominated Region モデルを考えた。その議論の際に重要な電離パラメータを空間反相関が見られた境界 (~180 光年) で求めたところ、XDR モテデルが予測する原子から分子へ遷移する電離パラメータと無矛盾であることがわかった。
以上の結果が普遍的に AGN 周りで起こっているかは、まだ定かではない。そこで、他の AGN を観測することでより確固たる結論を出すために、ALMA の Cyle-6 観測に向けて、適切なサンプルを構築、観測提案書の構想を練った。そして、2018 年 4 月には、提案書を提出することができた。
このように、AGN からの X-ray が分子を解離するという事実を突き止め、また、それを踏まえて観測提案書の提出できたことから、おおむね研究は進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究から、AGN の影響が ~300 光年 スケールまで及ぶ可能性が十分にあるということ、そしてその影響が非等方的に広がるというところまで突き止めた。ここで着目したいのが、非等方性より AGN の影響というのは、より中心に近いところで狭められている可能性があるということである。その影響を制御する候補として、SMBH を中心にドーナツ状に分布する物質、トーラスというものが考えられる。トーラス構造を、ALMA で分解できている AGN はまだごく少数にとどまり、トーラスと AGN の影響の範囲の統計的な議論は困難である。そこでまず、X-ray や赤外線のスペクトルといったよりアクセスのしやすい情報からトーラスの SMBH の被覆率を制限することを考える。
赤外線は、これまでの観測事実にあうクランプ状のダストがトーラス状に分布するクランピートーラスモデルが開発されており、既に多くの研究者によって使用されている。一方で、X 線でも同様のモデルが共同研究の結果、2018 年には完成される予定である。そこで、これらを用いることで、より観測事実に即してトーラスの被覆率を決定し、今年度習得した ALMA の解析技術をもとに AGN が星間物質に与える影響を制限し、それらの関係性について議論を行う。
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Research Products
(19 results)
