高感度Ｘ線観測によるブラックホールと銀河の共進化の解明

• 研究課題/領域番号: 12J08368
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 萩野 浩一 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: X線 / 共進化 / ジェット / アウトフロー / X線天文学 / 高エネルギー宇宙物理 / 半導体検出器

研究実績の概要

本年度は、銀河中心ブラックホールから周辺環境へのエネルギー供給現象である「相対論的ジェット」および「超高速アウトフロー」を研究することで、本研究の課題である「ブラックホールと銀河の共進化」の謎の解明へ大きく前進した。
・超高速アウトフロー
近年、複数の活動銀河核において超高速アウトフローと呼ばれる現象が発見されており、共進化において重要な役割を果たしているとされている。その重要性にも関わらず、形成機構や物理的性質は全くわかっていない。私は、アウトフローの精密なX線スペクトルモデルを構築し、そのモデルを複数の観測データに適用することで、超高速アウトフローの物理的性質を探った。その結果、超高速アウトフローは定常的に存在し、激しい時間変動はアウトフローの局所的な不安定性に起因しているという描像を得た。この結果は、今年度論文［１］として出版された。
・相対論的ジェット
多数の銀河団において、銀河団ガスが中心銀河からの相対論的ジェットによって多大な影響を受けていることが確認されている。しかし、これまで研究されてきた銀河団と相互作用するジェット天体の多くが、パワーの小さなFR-I型電波銀河であった。私は、ジェットパワーの大きなFR-II型電波銀河を中心銀河として持つ銀河団Abell 578のX線観測データを解析した。その結果、この銀河団はまさに進化の途上にあることを示す兆候が数多く見つかった。さらに、詳細なスペクトル解析によって電波銀河近傍のガスの圧縮と加熱の証拠を捉え、相対論的ジェットに起因する衝撃波の存在を示唆する結果を得た。この衝撃波の存在は、質量降着率に比べて、ジェットパワーが極めて大きいことを要求する。これは、ジェットへのエネルギー変換効率が極めて高い状態であること、または、ジェット・質量降着活動が急激に変動したということを意味する。この結果は論文［２］として投稿し、受理された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The origin of ultrafast outflows in AGN: Monte Carlo simulations of the wind in PDS 456 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Hagino, H. Odaka, C. Done, P. Gandhi, S. Watanabe, M. Sako, T. Takahashi
  • 雑誌名: MNRAS 巻: 446(1) 号: 1 ページ: 663-676
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2095
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the merging cluster Abell 578 and its central radio galaxy 4C +67.13 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Hagino, L. Stawarz, A. Siemiginowska, C. C. Cheung, A. Szostek, G. Madejski, D. E. Harris, A. Simionescu, T. Takahashi
  • 雑誌名: ApJ 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Si/CdTe semiconductor Compton camera of the ASTRO-H Soft Gamma-ray Detector (SGD) (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Watanabe, H. Tajima, Y. Fukazawa, Y. Ichinohe, S. Takeda, T. Sato, H. Odaka, T. Fukuyama, M. Ohta, S. Saito, K. Hagino, A. Togo, A. Harayama, G. Sato, T. Takahashi, S. Tomizuka, S. Furui, R. Nakamura, T. Tanaka, T. Enoto, H. Noda, K. Nakazawa, K. Genba, D. Matsuura, M. Onishi, Y. Kuroda
  • 雑誌名: NIMA 巻: 765 ページ: 192-201
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.05.127
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the interaction of the PKS B1358-113 radio galaxy with the A1836 cluster (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Stawarz, A. Szostek, C. C. Cheung, A. Siemiginowska, D. Koziel-Wierzbowska, N. Werner, A. Simionescu, G. Madejski, M. C. Begelman, D. E. Harris, M. Ostrowski, K. Hagino
  • 雑誌名: ApJ 巻: 794(2) 号: 2 ページ: 164-179
  • DOI: 10.1088/0004-637x/794/2/164
  • 査読あり
• [学会発表] Constraining physical parameters of ultra-fast outflows in PDS 456 with Monte Carlo simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hagino, H. Odaka, C. Done, P. Gandhi, T. Takahashi
  • 学会等名: The X-ray Universe 2014
  • 発表場所: ダブリン（アイルランド）
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-19
• [学会発表] ASTRO-H衛星搭載 硬X線撮像検出器の応答関数の構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 萩野浩一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] Imaging and spectral performance of CdTe double-sided strip detectors for the Hard X-ray Imager onboard ASTRO-H (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Hagino
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: アムステルダム(オランダ)
• [学会発表] The Si/CdTe semiconductor detector for Hard X-ray Imager (HXI) onboard ASTRO-H (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Hagino
  • 学会等名: 5th International Symposium on High-Energy Gamma-Ray Astronomy
  • 発表場所: ハイデルベルグ(ドイツ)
• [学会発表] ASTRO-H衛星搭載HXI主検出器部の性能評価と応答関数の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩野浩一
  • 学会等名: 日本天文学会 秋季年会
  • 発表場所: 大分大学