銀河形成期における超巨大ブラックホール成長の理論的研究で迫る共進化の起源

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03918
• Research Institution: Kure National College of Technology
• Principal Investigator: 川勝 望 呉工業高等専門学校, 自然科学系分野, 准教授 (30450183)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 理論天文学 / 超巨大ブラックホール

Outline of Annual Research Achievements

近年の高精度観測装置によって、銀河中心には太陽質量の100万倍から10億倍もの超巨大ブラックホール(SMBH)が普遍的に存在し、その質量は銀河バルジの質量に比例することが明らかになってきた。しかしながら、その形成メカニズムは未だ謎に包まれており、天文学における最重要テーマの1つである。この問題を解決するために、銀河からのガス供給により形成される数10パーセクの銀河核ガス円盤(CND)を介して、銀河からブラックホールまで6桁ものダイナミックスレンジに渡るガス降着過程と、ブラックホール近傍からの輻射やWindによるフィードバック効果を整合的に考慮した理論モデル「多階層連結モデル」の構築が必要である。近年、サブパーセク領域に注目すると、AGNから輻射によりWindが吹き、低光度AGNのときのみ、極方向へガスが巻き上げられることが分かった。このことは、Windがサブパーセクスケールでの遮蔽だけでなく、ジェット収束にも寄与する可能性があることを示唆するものである（Kawakatu et al. 投稿準備中）。また、これらの理論モデルを検証する一環として、CNDで超新星爆発が多数起こり、それに起因した乱流粘性により超巨大ブラックホールへのガス降着が起こることを電波・サブミリ波の観測により明らかにした（Nagai & Kawakatu 2021）。加えて、AGN起源で吹き飛ばされたガス雲により、パーセクスケールのAGNジェットの伝搬が一時的に阻害されることも明らかになった(Kino, Niinuma, Kawakatu, et al. 2021)。これらの成果から、超巨大ブラックホールの周辺領域は従来の予想よりも複雑な現象が起こっていることことが示唆される。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ジェットとWindとの相互作用に関する理論モデルの構築、および関連する観測研究が順調に進んでいるため。

Strategy for Future Research Activity

活動銀河核（AGN）に付随する相対論的ジェットの形成・進化、およびジェットが周辺ガスへ与えるフィードバック過程を理解するために、近傍電波銀河3C84およびNGC1052に焦点を当てて、理論モデルと観測との詳細観測を行う。加えて、パーセクスケールのミニコクーンの力学からジェットのパワーや組成についての調査も新たに進めることで、AGNフィードバックに関する知見を得る。

Causes of Carryover

(理由)新型コロナウィルス感染予防のため、参加予定の国内外の研究会が中止もしくはオンライン開催となったため。

(計画)新型コロナウィルスが収束した場合には、今年度の成果報告等の旅費に使用する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] INAF-Istituto di Radioastronomia(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: INAF-Istituto di Radioastronomia
• [Int'l Joint Research] Harvard & Smithsonian(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Harvard & Smithsonian
• [Journal Article] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). VI. Distant Filamentary Structures Pointed Out by High-z Radio Galaxies at z ? 4 (2022)
  • Author(s): Uchiyama Hisakazu、Yamashita Takuji、Toshikawa Jun、Kashikawa Nobunari、Ichikawa Kohei、Kubo Mariko、Ito Kei、Kawakatu Nozomu、Nagao Tohru、Toba Yoshiki、Ono Yoshiaki、Harikane Yuichi、Imanishi Masatoshi、Kajisawa Masaru、Lee Chien-Hsiu、Liang Yongming
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 926 Pages: 76～76
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac441c
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Massive Molecular Gas as a Fuel Tank for Active Galactic Nuclei Feedback In Central Cluster Galaxies (2022)
  • Author(s): Fujita Yutaka、Kawakatu Nozomu、Nagai Hiroshi
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 924 Pages: 24～24
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac31a6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Morphological Transition of the Compact Radio Lobe in 3C 84 via the Strong Jet?Cloud Collision (2021)
  • Author(s): Kino Motoki、Niinuma Kotaro、Kawakatu Nozomu、Nagai Hiroshi、Giovannini Gabriele、Orienti Monica、Wajima Kiyoaki、D’Ammando Filippo、Hada Kazuhiro、Giroletti Marcello、Gurwell Mark
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 920 Pages: L24～L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac24fa
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diffuse Synchrotron Emission Associated with the Starburst in the Circumnuclear Disk of NGC 1275 (2021)
  • Author(s): Nagai H.、Kawakatu N.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 914 Pages: L11～L11
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac03ba
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 冷たいガスを軸とした銀河団中心銀河での AGN feedback (2022)
  • Author(s): 藤田裕（東京都立大学），川勝望（呉工業高等専門学校），永井洋（国立天文台）
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS): z = 0.3 － 1.4 の電波銀河周辺環境の統計的理解 (2022)
  • Author(s): 内山 久和 (愛媛大), 山下 拓時 (国立天文台), 長尾 透, 久保 真理子, 鍛冶澤 賢 (愛媛大), 市川 幸平, 登口 暁 (東北大), 鳥羽 儀樹 (京都大), 石川 将吾 (国立天文台), 川口 俊宏 (尾道大), 川勝 望 (呉高 専), Chien-Hsiu Lee (NOIRLab), and WERGS members
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] ダスト昇華半径周辺における輻射駆動アウトフロー (2021)
  • Author(s): 工藤祐己, 和田桂一 (鹿児島大), 川勝望, 野村真理子 (呉高専)
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会
• [Presentation] NGC 1275 核周円盤における超新星爆発起源の電波放射の発見 (2021)
  • Author(s): 永井 洋（国立天文台）、川勝 望（呉高専）
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会
• [Presentation] ジェット・ガス雲衝突で誘発された 3C84 電波ローブの FR II/FR I 遷移 (2021)
  • Author(s): 基樹 (工学院大学/国立天文台), 新沼浩太郎 (山口大学), 川勝望 (呉高専), 永井洋 (国立天文台), G. Giovannini, M. Orienti (INAF), 輪島清昭 (KASI), F. D’Ammando (INAF), 秦和弘 (国立天文台), M. Giroletti (INAF), M. Gurwell (CfA)
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会