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高空間分解能ミリ波サブミリ波帯ガス輝線観測で探る活動銀河核トーラスの物理的起源

研究課題

研究課題/領域番号 17K14247
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 天文学
研究機関国立天文台

研究代表者

泉 拓磨  国立天文台, ハワイ観測所, 特任助教 (40792932)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード活動銀河核 / AGN / トーラス / サブミリ波 / ALMA / 輻射駆動噴水モデル / ガス輝線 / 活動銀河中心核 / 流体計算 / 電波天文学
研究成果の概要

活動銀河核(AGN)とは、銀河中心に存在する質量降着を伴う超巨大ブラックホールである。AGNの周囲にはドーナツ状の「トーラス」という構造があると考えられており、AGNの性質やブラックホールの宇宙論的進化を論じる上で重要である。その一方、30年以上前に提唱されたこのトーラス構造の物理的起源は謎のままであった。本研究では、トーラスの実体は多相星間物質がAGNの強力な輻射を浴びて織りなす多層力学構造であるというモデルを、最新の電波干渉計ALMAを用いた高解像度な分子・原子ガス観測で検証した。観測結果は理論予測と見事に整合しており、長らく謎であったトーラスの起源を示した重要な成果を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

活動銀河核トーラスは、宇宙の古今にわたる活動銀河核、すなわち超巨大ブラックホールの周辺構造の中でも根幹をなす重要構造である。その一方で、提唱から30年以上にわたってその物理的な形成過程は不明なままで、いわゆる「ドーナツ型」モデルが便宜的に利用されてきた。本研究では、そのトーラスの物理的起源を「輻射駆動されたガスの噴水構造」にあるとし、ALMAを用いた最新の高解像度観測からその検証を行なった。観測結果は理論予測と非常によく整合しており、輻射駆動噴水モデルの妥当性を示している。これにより、トーラスは決して静的な構造ではなく、多相ガスが織りなす非常にダイナミックな構造であることが明らかとなった。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (60件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 10件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 20件、 招待講演 23件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Observatorio de Madrid(スペイン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute for Astronomy(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Observatorio de Madrid(スペイン)

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      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] European Southern Observatory/MPIE/Max Planck Institute for Astronomy(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Joint ALMA Observatory/European Southern Observatory(チリ)

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      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chalmers University of Technology/Onsala Observatory(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] UCLA(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ALMA Spatially Resolved Dense Molecular Gas Survey of Nearby Ultraluminous Infrared Galaxies2019

    • 著者名/発表者名
      Imanishi Masatoshi、Nakanishi Kouichiro、Izumi Takuma
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 241 号: 2 ページ: 19-19

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ab05b9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Chandra and ALMA study of X-ray-irradiated gas in the central < 100 pc of the Circinus galaxy2019

    • 著者名/発表者名
      Kawamuro Taiki、Izumi Takuma、Imanishi Masatoshi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 71 号: 4 ページ: 68-86

    • DOI

      10.1093/pasj/psz045

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      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear molecular outflow in the Seyfert galaxy NGC 32272019

    • 著者名/発表者名
      Alonso-Herrero A.、Garcia-Burillo S.、Pereira-Santaella M.、Davies R. I.、Combes F.、Vestergaard M.、Raimundo S. I.、Bunker A.、Diaz-Santos T.、Gandhi P.、Garcia-Bernete I.、Hicks E. K. S.、Honig S. F.、Hunt L. K.、Imanishi M.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 628 ページ: 65-81

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201935431

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      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Circumnuclear Multiphase Gas in the Circinus Galaxy. II. The Molecular and Atomic Obscuring Structures Revealed with ALMA2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi, Takuma; Wada, Keiichi; Fukushige, Ryosuke; Hamamura, Sota; Kohno, Kotaro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 867 号: 1 ページ: 48-67

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aae20b

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Supermassive black holes with higher Eddington ratios preferentially form in gas-rich galaxies2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi, T
    • 雑誌名

      Publication of the Astronomical Society of Japan

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Circumnuclear Multi-phase Gas in the Circinus Galaxy. I. Non-LTE Calculations of CO Lines2018

    • 著者名/発表者名
      Wada Keiichi、Fukushige Ryosuke、Izumi Takuma、Tomisaka Kohji
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 852 号: 2 ページ: 88-88

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa9e53

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      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ALMA Reveals an Inhomogeneous Compact Rotating Dense Molecular Torus at the NGC 1068 Nucleus2018

    • 著者名/発表者名
      Imanishi Masatoshi、Nakanishi Kouichiro、Izumi Takuma、Wada Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 853 号: 2 ページ: L25-L25

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aaa8df

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      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Disappearance of a Cold Molecular Torus around the Low-luminosity Active Galactic Nucleus of NGC 10972017

    • 著者名/発表者名
      Izumi T.、Kohno K.、Fathi K.、Hatziminaoglou E.、Davies R. I.、Martin S.、Matsushita S.、Schinnerer E.、Espada D.、Aalto S.、Onishi K.、Turner J. L.、Imanishi M.、Nakanishi K.、Meier D. S.、Wada K.、Kawakatu N.、Nakajima T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 845 号: 1 ページ: 5-12

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aa808f

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A statistical study of giant molecular clouds traced by13CO, C18O, CS, and CH3OH in the disk of NGC1068 based on ALMA observations2017

    • 著者名/発表者名
      Tosaki Tomoka、Kohno Kotaro、Harada Nanase、Tanaka Kunihiko、Egusa Fumi、Izumi Takuma、Takano Shuro、Nakajima Taku、Taniguchi Akio、Tamura Yoichi
    • 雑誌名

      Publication of the Astronomical Society of Japan

      巻: 69 号: 2

    • DOI

      10.1093/pasj/psw122

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Disentangling the Circumnuclear Environs of Centaurus A. III. An Inner Molecular Ring, Nuclear Shocks, and the CO to Warm H2 Interface2017

    • 著者名/発表者名
      Espada D.、Matsushita S.、Miura R. E.、Israel F. P.、Neumayer N.、Martin S.、Henkel C.、Izumi T.、Iono D.、Aalto S.、Ott J.、Peck A. B.、Quillen A. C.、Kohno K.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 843 号: 2 ページ: 136-136

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa78a9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Blind Millimeter Line Emitter Search using ALMA Data Toward Gravitational Lensing Clusters2017

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Yuki、Kohno Kotaro、Tamura Yoichi、Oguri Masamune、Ezawa Hajime、Hayatsu Natsuki H.、Kitayama Tetsu、Matsuda Yuichi、Matsuo Hiroshi、Oshima Tai、Ota Naomi、Izumi Takuma、Umehata Hideki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 845 号: 2 ページ: 108-108

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa80e0

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ALMA Multiple-transition Molecular Line Observations of the Ultraluminous Infrared Galaxy IRAS 20551-4250: Different HCN, HCO+, and HNC Excitation, and Implications for Infrared Radiative Pumping2017

    • 著者名/発表者名
      Imanishi Masatoshi、Nakanishi Kouichiro、Izumi Takuma
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 849 号: 1 ページ: 29-29

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa7ff9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Diverse Nuclear Star-forming Activities in the Heart of NGC 253 Resolved with 10-pc-scale ALMA Images2017

    • 著者名/発表者名
      Ando Ryo、Nakanishi Kouichiro、Kohno Kotaro、Izumi Takuma、Martin Sergio、Harada Nanase、Takano Shuro、Kuno Nario、Nakai Naomasa、Sugai Hajime、Sorai Kazuo、Tosaki Tomoka、Matsubayashi Kazuya、Nakajima Taku、Nishimura Yuri、Tamura Yoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 849 号: 2 ページ: 81-81

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8fd4

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Cold Molecular and Atomic Gas Observations Toward Nearby Luminous AGNs2020

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      East-Asia ALMA Science Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cold Molecular and Atomic Gas Observations Toward Nearby Luminous AGNs2020

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      IAU Symposium 359: Galaxy Evolution and Feedbacl Across Different Environments (GALFEED)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 初期宇宙における超巨大ブラックホールと銀河の共進化関係2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      第6回超巨大ブラックホール研究推進連絡会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rapid evolution and transformation into quiescence?: ALMA view on z > 6 low-luminosity quasars2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      IAU symposium 352 Uncovering early galaxy evolution in the ALMA and JWST era
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-phase obscuring structures revealed in the Circinus galaxy2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      EWASS2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular and Atomic Line Survey Toward the Type-1 Seyfert Galaxy NGC 74692019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      Behind the Curtain of Dust III
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 活動銀河中心核をとりまく多相星間物質の物理化学的性質2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      Galaxy ISM/IGM Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High-resolution MIR study on AGN2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      MIR Astronomy Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AGNトーラスとアウトフロー研究に対する期待2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      AGN核周領域とその関連研究ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SPICAとTHz観測の協同で挑む銀河天文学の考察2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      テラヘルツ波が拓く新しい宇宙像
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Less-biased shape of the early quasar-galaxy evolution2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      Cosmic evolution of Quasars: from the First Light to Local Relics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ALMAによる高解像度観測で調べるAGNトーラスの物理的起源2019

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      国立天文台談話会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] My collaboration in Kagoshima: to understand the multi-phase obscuring nature of AGNs2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Izumi
    • 学会等名
      AGARC Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Circumnuclear Molecular and Atomic Obscuring Structure in the Circinus Galaxy Revealed by ALMA2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Izumi
    • 学会等名
      East-Asia AGN Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Circumnuclear Multi-phase Torus in the Circinus Galaxy Revealed by ALMA2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      銀河進化ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ALMA高解像度観測で調べるAGNトーラスの構造と物理的起源2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      京都大学宇宙物理学教室談話会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ALMA Reveals the Molecular and Atomic Obscuring Structures in the Circinus Galaxy2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Izumi
    • 学会等名
      Astrophysical Frontiers in the next Decade and Beyond
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミリ波サブミリ波観測で挑む活動銀河中心核サイエンスの最前線2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      天文・天体物理若手夏の学校
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AGN輻射駆動噴水モデルIII: Circinus銀河におけるALMA観測との比較2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ALMA gives a nobel view on the physical origin of an AGN "torus"2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Izumi
    • 学会等名
      Observatorio de Madrid Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Circumnuclear Multi-phase Gas in the Circinus Galaxy Revealed with ALMA2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Izumi
    • 学会等名
      Torus 2018 workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多波長観測・理論との協働で進めるAGN・QSO研究2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミリ波サブミリ波観測で挑む超巨大ブラックホール進化2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      超巨大ブラックホール研究推進連絡会 第5回ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミリ波サブミリ波帯観測で探る活動銀河中心核2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      宇宙進化研究センター談話会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高感度・高分解能テラヘルツ帯観測で探るAGN周辺環境2018

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      南極30m級テラヘルツ望遠鏡計画 - 高赤方偏移銀河・AGNの観測
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SHELLQs-ALMA: submm properties of galaxies hosting less-luminous quasars at z > 62017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      第4回銀河進化研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] MM/submm energy diagnostic in the ALMA era2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      Elusive AGN in the next era
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Do Circumnuclear Dense Gas Disks Drive the Growth of SMBHs?2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      Behind the Curtain of Dust II
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Feeding, feedback, and evolution of active galactic nuclei revealed by ALMA2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      ALMA-J seminar
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SHELLQs-ALMA: submm properties of galaxies hosting less-luminous quasars at z > 62017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      天体形成論研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Ultra-high resolution study of AGN dusty/molecular tori and the surrounding environments2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      ALMA Long Baseline Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ALMA observations of cold ISM toward AGN-host galaxies near and far2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      北海道大・宇宙物理教室速報セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ALMA observations of cold ISM toward AGN-host galaxies near and far2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      ISAS Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミリ波サブミリ波観測から期待する埋もれたAGN探査2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      第1回missing black holeワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On the disappearance of a cold molecular torus around the low-luminosity active galactic nucleus of NGC 10972017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      East-Asia ALMA Science Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Early SMBH-galaxy co-evolution probed by SPICA2017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      SPICA国内ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SHELLQs-ALMA: submm properties of galaxies hosting less-luminous quasars at z > 62017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      Distant Galaxies from the Far South
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SHELLQs-ALMA: submm properties of galaxies hosting less-luminous quasars at z > 62017

    • 著者名/発表者名
      泉拓磨
    • 学会等名
      East-Asia AGN Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Millimeter and Submillimeter Studies on the Active Trinity of Gas, Stars, and Black Holes in Seyfert Galaxies2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Izumi
    • 総ページ数
      145
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 超巨大ブラックホールを取り巻くドーナツ構造の正体を暴く

    • URL

      https://alma-telescope.jp/news/press/agn-201811

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-21  

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