Search for IMBHs within the central 1 parsec of the Milky Way

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03939
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 坪井 昌人 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 専任教授 (10202186)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三好 真 国立天文台, JASMINEプロジェクト, 助教 (50270450)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 銀河系中心 / 銀河中心ブラックホール / 中間質量ブラックホール / 位置天文学観測 / 大質量星 / 星形成

Outline of Annual Research Achievements

Atacama Large Millimeter/Submillimetr Array (ALMA)を用いたSgrA*周囲の天体の位置天文観測により銀河系中心にSgrA*に相当する巨大ブラックホール以外にブラックホールが存在するのか否かを探るのがこの研究の主題である。2回のALMAによる観測でSgrA*周囲の天体の固有運動が求まるが、この研究は固有運動の方向変化を利用して2個目のブラックホールの存在を探査するので原理的に3回の観測が必要である。
今年は1、2回目の位置天文観測を解析してSgrA*周囲の天体約65個の固有運動を求めた。ここの天体の位置決定精度は0.001"程度である。これはサブミリ波の位置天文学では最初の成果である。天体の運動は少数の例外を除きそれぞれグループになりながらSgrA*の周囲をケプラー運動していた。また固有運動が特にそろった星団（comoving cluster)も確認できた。これらの結果は先行する赤外線観測と矛盾なくかつより高精度な観測となっていた。ALMAの位置天文学観測装置としても高性能を証明した。これらの研究結果を日本天文学会欧文誌（PASJ)に投稿した（論文acceptは4月11日）。またこれらSgrA*周囲の天体の起源の研究の一部としてこの領域でのホットコアの研究も行った。この結果はPASJで出版した。
最終年度は3回目の位置天文観測を解析してSgrA*周囲の天体の固有運動を求めて、固有運動の方向変化を調べることを予定している。また初年度に発見したブラックホール候補天体の周囲に回転するガスリングについてもピークの位置変化と視線速度の複合解析を行い中心天体の質量を推定したい。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2回のALMAによる観測でSgrA*周囲の天体の固有運動が求まるが、この研究は固有運動の方向変化を利用して2個目のブラックホールの存在を探査するので原理的に少なくとも3回の観測が必要である。
今年度までに2回の位置天文観測を解析してSgrA*周囲の天体約65個の固有運動を求め、ALMAの位置天文学観測装置としても高性能を証明した。また初年度にはブラックホール候補天体の精密観測を行いその周囲に回転するガスリングを発見してその結果の出版もしている。
ここまでは概ね順調であったが、COVID19のためALMAが1シーズン観測が止まったため、3回目の観測データが本当にこの研究終了までに間に合うかは微妙になってしまった。

Strategy for Future Research Activity

ALMAの位置天文学観測装置としても高性能を証明した。最終年度は3回目の位置天文観測を解析してSgrA*周囲の天体の固有運動を求めて、固有運動の方向変化を調べることを予定している。また初年度に発見したブラックホール候補天体の周囲に回転するガスリングについてもピークの位置変化と視線速度の複合解析を行い中心天体の質量を推定したい。
COVID19のためALMAが1シーズン観測が止まったため、3回目の観測データが本当にこの研究終了までに間に合うかは微妙になってしまったが、これは研究方法の原理的な問題ではなく、単なる観測時期的な問題であるので最終的に間に合わない場合は研究期間を延長して対処したい。

Causes of Carryover

COVID19のためIAU総会は延期になった。データ到着の遅れにより論文の投稿が遅れ結果として採択が4月（acceptは4月11日）になり出版が年度中にできなかった。今年度はまずこの論文の論文出版をする。
次に3回目の位置天文観測を解析してSgrA*周囲の天体の固有運動を求めて、固有運動の方向変化を調べること、また初年度に発見したブラックホール候補天体の周囲に回転するガスリングについてもピークの位置変化と視線速度の複合解析を行い中心天体の質量を推定することを含む論文出版をする予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] National Radio Astronomy Observatory(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: National Radio Astronomy Observatory
• [Journal Article] Hot molecular core candidates in the Galactic center 50 km s^-1 molecular cloud (2021)
  • Author(s): Ryosuke Miyawaki, Masato Tsuboi, Kenta Uehara, Atsushi Miyazaki
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 73 Pages: 943~969
  • DOI: 10.1093/pasj/psab056
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ALMA Astrometry of the IR Stars in the Vicinity of Sgr A* (2021)
  • Author(s): Tsuboi, M., Kitamura, Y., Tsutsumi, T., Miyawaki, R. , Miyoshi, M., Miyazaki, A.
  • Journal Title: ASP Conference Series Volume: 528 Pages: 315~316
• [Journal Article] Ionized Gas Ring Rotating Around the Galactic Center IMBH, IRS13E3 (2021)
  • Author(s): Tsuboi, M, Kitamura, Y., Tsutsumi, T. , Miyawaki, R., Miyoshi, M., Miyazaki, A.
  • Journal Title: ASP Conference Series Volume: 528 Pages: 155~158
• [Presentation] Astrometry of Sagittarius A* using ALMA (2022)
  • Author(s): TSUBOI Masato, TSUTSUMI Takahiro, MIYAZAKI Atsushi, MIYOSHI Makoto, MIYAWAKI Ryosuke
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
• [Presentation] Astrometry of the Nuclear Star Cluster using ALMA (2021)
  • Author(s): TSUBOI Masato, TSUTSUMI Takahiro, MIYAZAKI Atsushi, MIYOSHI Makoto, MIYAWAKI Ryosuke
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
• [Presentation] Galactic Center IRS21, Falling Hyper Compact HII Regions? (2021)
  • Author(s): TSUBOI Masato, MIYAWAKI Ryosuke, MIYAZAKI Atsushi, TSUTSUMI Takahiro, MIYOSHI Makoto
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会