X線精密分光とスペクトル変動観測による巨大ブラックホールと銀河の共進化の研究

• 研究課題/領域番号: 16K05296
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 寺島 雄一 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (20392813)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: ブラックホール / 活動銀河核 / X線分光 / 銀河 / 共進化 / X線 / 赤外線 / 宇宙プラズマ / X線天文学 / 宇宙物理

研究成果の概要

X線精密分光を主な手段として、巨大ブラックホールがその周辺環境におよぼす影響を評価することを目指した。「ひとみ」衛星搭載軟X線分光器による観測を行い、ペルセウス座銀河団データを用いて、中心銀河に存在する巨大ブラックホールの周辺物質が、ブラックホールからの激しい物質の噴出にもかかわらず、静穏であることを明らかにした。相補的な観測として多波長データを用い、遠方の巨大ブラックホールや、吸収を受けた巨大ブラックホールの探索を行った。これらの天体内部の吸収物質とブラックホール進化について考察した。進化の途上の巨大ブラックホールの観測から、ブラックホール質量と母銀河の質量比からずれていることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

銀河の中心に存在する巨大質量ブラックホールは、銀河中心部から銀河団スケールにいたるまで周辺環境におおきな影響をおよぼしている。本研究は世界で初めて巨大ブラックホール近傍のガスと銀河団ガスの運動状態を明らかにしたもので、巨大ブラックホールと周辺への影響を理解する重要なステップである。また、高温ガスのX線性味分光データは、高温プラズマからの放射理解の基本となるもので、今後のX線分光観測への展開が期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] Academia Sinica(台湾)
• [国際共同研究] Universita degli Studi di Firenze(イタリア)
• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [国際共同研究] South America Center for Astronomy(チリ)
• [国際共同研究] NASA/University of Maryland/Princeton University(米国)
• [国際共同研究] University of Cambridge/University of Southampton/University of Durham(英国)
• [国際共同研究] Academia Sinica(台湾)
• [国際共同研究] SRON(オランダ)
• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center/University of Maryland/Princeton University(米国)
• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [国際共同研究] SRON(オランダ)
• [国際共同研究] Pontificia Universidad Catolica de Chile(チリ)
• [国際共同研究] Academia Sinica(中華民国)
• [雑誌論文] NuSTAR Discovery of a Compton-thick, Dust-obscured Galaxy: WISE J0825+3002 (2019)
  • 著者名/発表者名: Toba Yoshiki、Yamada Satoshi、Ueda Yoshihiro、Ricci Claudio、Terashima Yuichi、Nagao Tohru、Wang Wei-Hao、Tanimoto Atsushi、Kawamuro Taiki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 888 号: 1 ページ: 8-17
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab5718
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optical Properties of Infrared-bright Dust-obscured Galaxies Viewed with Subaru Hyper Suprime-Cam (2019)
  • 著者名/発表者名: Noboriguchi Akatoki、Nagao Tohru、Toba Yoshiki、Niida Mana、Kajisawa Masaru、Onoue Masafusa、Matsuoka Yoshiki、Yamashita Takuji、Chang Yu-Yen、Kawaguchi Toshihiro、Komiyama Yutaka、Nobuhara Kodai、Terashima Yuichi、Ueda Yoshihiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 876 号: 2 ページ: 132-149
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab1754
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Does the mid-infrared-hard X-ray luminosity relation for active galactic nuclei depend on Eddington ratio? (2019)
  • 著者名/発表者名: Toba, Y., Ueda, Y., Matsuoka, K., Shidatsu, M., Nagao, T., Terashima, Y., Wang, W., & Chang, Y.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 484 号: 1 ページ: 196-203
  • DOI: 10.1093/mnras/sty3523
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] NuSTAR Hard X-ray View of Low-luminosity Active Galactic Nuclei: High-energy Cutoff and Truncated Thin Disk (2019)
  • 著者名/発表者名: Younes, G., Ptak, A., Ho, L. C., Xie, F.G., Terashima, Y., Yuan, F., Huppenkothen, D., & Yukita, M.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 870 号: 2 ページ: 73-73
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf38b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of polarized gamma-ray emission from the Crab nebula with the Hitomi Soft Gamma-ray Detector (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi collaboration
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 6 ページ: 113-113
  • DOI: 10.1093/pasj/psy118
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ratio of black hole to galaxy mass of an extremely red dust-obscured galaxy at z = 2.52 (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka K.、Toba Y.、Shidatsu M.、Ueda Y.、Iwasawa K.、Terashima Y.、Imanishi M.、Nagao T.、Marconi A.、Wang W.-H.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 620 ページ: L3-L3
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201833943
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Concept of the X-ray Astronomy Recovery Mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Tashiro, M., et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10699 ページ: 1069922-1069922
  • DOI: 10.1117/12.2309455
  • 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5-0.9 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 3 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psy027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Broadband X-Ray Spectral Analysis of the Double-nucleus Luminous Infrared Galaxy Mrk 463 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada Satoshi、Ueda Yoshihiro、Oda Saeko、Tanimoto Atsushi、Imanishi Masatoshi、Terashima Yuichi、Ricci Claudio
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 858 号: 2 ページ: 106-106
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aabacb
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadayuki Takahashi, Yuto Ichinohe (73/270) et al.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 号: 02 ページ: 021402-021402
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.2.021402
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Hyper Suprime-Cam SSP Survey: Overview and survey design (2018)
  • 著者名/発表者名: Aihara Hiroaki、Arimoto Nobuo、Armstrong Robert、 et al. (including Imanishi M.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psx066
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The quasar luminosity function at redshift 4 with the Hyper Suprime-Cam Wide Survey (2018)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Masayuki、He Wanqiu、Ikeda Hiroyuki、Niida Mana、Nagao Tohru、Bosch James、Coupon Jean、Enoki Motohiro、Imanishi Masatoshi、Kashikawa Nobunari、Kawaguchi Toshihiro、Komiyama Yutaka、Lee Chien-Hsiu、Matsuoka Yoshiki、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1 ページ: 34-57
  • DOI: 10.1093/pasj/psx091
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Suzaku Observations of Heavily Obscured (Compton-thick) Active Galactic Nuclei Selected by the Swift/BAT Hard X-Ray Survey (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Kawamuro Taiki、Ricci Claudio、Awaki Hisamitsu、Terashima Yuichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 853 号: 2 ページ: 146-171
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaa47c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster observed with Hitomi (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 9-9
  • DOI: 10.1093/pasj/psx138
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurements of resonant scattering in the Perseus Cluster core with Hitomi SXS (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1093/pasj/psx127
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature structure in the Perseus cluster core observed with Hitomi (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 11-11
  • DOI: 10.1093/pasj/psy004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atomic data and spectral modeling constraints from high-resolution X-ray observations of the Perseus cluster with Hitomi* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, Aya Bamba
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1093/pasj/psx156
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi observation of radio galaxy NGC1275: The first X-ray microcalorimeter spectroscopy of Fe-Kα line emission from an active galactic nucleus (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/psx147
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Search for thermal X-ray features from the Crab nebula with the Hitomi soft X-ray spectrometer (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1093/pasj/psx072
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi X-ray studies of giant radio pulses from the Crab pulsar (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 15-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psx083
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi observations of the LMC SNR N 132D: Highly redshifted X-ray emission from iron ejecta (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi collaboration, A. Bamba, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psx151
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glimpse of the highly obscured HMXB IGR J16318-4848 with Hitomi (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, A. Bamba et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 2 ページ: 17-17
  • DOI: 10.1093/pasj/psx154
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of H2O megamasers in obscured active galactic nuclei (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Aya、Miyamoto Yusuke、Nakai Naomasa、Terashima Yuichi、Okumura Taishi、Zhou Bin、Taniguchi Kotomi、Kaneko Hiroyuki、Matsumoto Naoko、Salak Dragan、Nishimura Atsushi、Ueno Saeko
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 4
  • DOI: 10.1093/pasj/psx052
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F., Bamba, A. et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 551 号: 7681 ページ: 478-480
  • DOI: 10.1038/nature24301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray-bright optically faint active galactic nuclei in the Subaru Hyper Suprime-Cam wide survey (2017)
  • 著者名/発表者名: Terashima et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: SP1
  • DOI: 10.1093/pasj/psx109
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Study of Swift/Bat Selected Low-luminosity Active Galactic Nuclei Observed with Suzaku (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawamuro, T., Ueda, Y., Tazaki, F., Terashima, Y., & Mushotzky, R.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 831 号: 1 ページ: 3742-3742
  • DOI: 10.3847/0004-637x/831/1/37
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clustering of Infrared-bright Dust-obscured Galaxies Revealed by the Hyper Suprime-Cam and WISE (2017)
  • 著者名/発表者名: Toba, Y.; Nagao, T.; Kajisawa, M.; Oogi, T.; Akiyama, M.; Ikeda, H.; Coupon, J.; Strauss, M. A.; Wang, W.; Tanaka, M.; Niida, M.; Imanishi, M.; Lee, C.; Matsuhara, H.; Matsuoka, Y.; Onoue, M.; Terashima, Y.; Ueda, Y.; Harikane, Y.; Komiyama, Y.; Miyazaki, S.; Noboriguchi, A.; Usuda, T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 号: 1 ページ: 36-36
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/1/36
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shedding Light on the Compton-thick Active Galactic Nucleus in the Ultraluminous Infrared Galaxy UGC 5101 with Broadband X-Ray Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Oda, S., Tanimoto, A., Ueda, Y., Imanishi, M., Terashima, Y., & Ricci, C.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 号: 2 ページ: 179-179
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/2/179
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Suzaku Observations of Moderately Obscured (Compton-thin) Active Galactic Nuclei Selected by Swift/BAT Hard X-ray Survey (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamuro, T., Ueda, Y., Tazaki, F., Ricci, C., & Terashima, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 225 号: 1 ページ: 1436-1436
  • DOI: 10.3847/0067-0049/225/1/14
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 535 号: 7610 ページ: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature18627
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T. et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 990510-11
  • DOI: 10.1117/12.2232379
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi Constraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F. A., Akamatsu, H, Terada, Y. et al (Hitomi collaboration)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 837 号: 1 ページ: 15-23
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa61fa
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] NuSTAR Discovery of a Compton-thick Dust-obscured Galaxy WISEJ0825+3002 (2020)
  • 著者名/発表者名: Toba, Y., Yamada, S., Ueda, Y., Ricci, C., Terashima, Y., Nagao, T., Wang, W.-H., Tanimoto, A., Kawamuro, T.
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] すばる望遠鏡Hyper Suprime-Cam で発見された“ blue-excess dust-obscured galaxies (Blu- DOGs) ”の可視光線スペクトル (2020)
  • 著者名/発表者名: 登口暁・長尾透・岩下昂平・玉田望・寺島雄一・鳥羽儀樹・山下拓時・寺尾航暉・市川幸平・ 大西響子・尾上匡房
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] A New Sample of Soft X-ray Dominated AGNs (2019)
  • 著者名/発表者名: Terashima, Y.
  • 学会等名: X-ray Astronomy 2019 | Current Challenges and New Frontiers in the Next Decade
  • 国際学会
• [学会発表] 低光度活動銀河核の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 寺島雄一
  • 学会等名: 高感度・広帯域X線観測で探るブラックホール降着現象の物理
  • 招待講演
• [学会発表] Rare AGN populations found in high-energy and multiwavelength catalogues (2018)
  • 著者名/発表者名: Terashima, Y.
  • 学会等名: Treasures Hidden in High Energy Catalogues
  • 国際学会
• [学会発表] Feedback in local AGN and star-forming galaxies (2018)
  • 著者名/発表者名: Terashima, Y.
  • 学会等名: Exploring the Hot and Energetic Universe: The second scientific conference dedicated to the Athena X-ray observatory
  • 国際学会
• [学会発表] X-ray bright optically faint AGNs found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam surveys (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺島雄一・菅沼 直・秋山正幸・J. E. Greene・川口俊宏・岩澤一司・長尾 透・野田博文・鳥羽儀樹・上田佳宏・山下拓時
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] X-ray Bright Optically Faint AGNs (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Terashima
  • 学会等名: Joint HSC-XXL kick-off meeting
• [学会発表] X-Ray Bright Optically Faint AGNs Found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam Surveys (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Terashima
  • 学会等名: The X-ray Universe 2017
• [学会発表] X-ray/Infrared bright AGNs (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Terashima
  • 学会等名: HSC-AGN face-to-face meeting
• [学会発表] AGNフィードバックのX線観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺島雄一
  • 学会等名: 超巨大ブラックホール研究推進連絡会第４回ワークショップ
  • 発表場所: 東京大学天文学教育研究センター(東京都三鷹市)
  • 年月日: 2016-12-10
  • 招待講演
• [学会発表] 超高光度赤外線銀河 UGC 5101 の広帯域X線スペクトル解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小田紗映子, 上田佳宏, 谷本 敦, 今西昌俊, 寺島雄一, Ricci, C.
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 硬X線(>10 keV) 選択された適度に吸収を受けた活動銀河核の『すざく』による広帯域X線スペクトルの系統的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川室太希, 上田佳宏, 田崎文得, Ricci, C., 寺島雄一
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] XMM-Newton 衛星で検出されたスーパーフレア星候補天体 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村優美子, 坪井陽子, 寺島雄一, 勝田 哲, 菅原泰晴
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] X-ray Properties of Optically Faint Sources (2016)
  • 著者名/発表者名: Terashima, Y.
  • 学会等名: HSC-AGN face-to-face meeting
  • 発表場所: KAVLI IPMU, The University of Tokyo (千葉県柏市)
  • 年月日: 2016-08-27
  • 国際学会