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合体銀河中の活動銀河核の探査と多波長追求観測による銀河ブラックホール共進化の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J22216
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
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関京都大学

研究代表者

山田 智史  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード巨大ブラックホール / 活動銀河核 / X線天文学 / 多波長天文学 / 赤外線銀河 / 合体銀河 / NuSTAR / 活動銀河学 / X線
研究開始時の研究の概要

銀河中心には普遍的に巨大ブラックホールが存在し、銀河とブラックホールは互いに影響しあって「共進化」してきた。本研究では、共進化の物理を解明するため、ガスの豊富な銀河同士の合体に着目する。特に、ブラックホールへの質量降着が活発な銀河は中心部が非常に明るい活動銀河核として観測される。我々は、合体銀河が持つ「ガスやダストに埋もれた活動銀河核」を調査するため、ダスト減光を受けにくいX線と中間赤外線を用いて活動銀河核の構造や質量降着率の進化過程を調査する。さらに、ALMAによる高感度電波観測や、京大3.8m望遠鏡を用いて、重力エネルギー開放によるアウトフロー(質量放出)や星形成の成長メカニズムを解明する。

研究実績の概要

本研究の目的は、銀河と超巨大ブラックホール (Supermassive Black Hole; SMBH) の共進化の物理的起源の解明である。前年度に続き、銀河同士の合体段階で急速に進化中の種族である超/高光度赤外線銀河84天体に着目し、SMBHへの質量降着機構を調べた。同研究室が開発した最新のX線モデルを適用することに加え、5つのX線衛星による約20年分の観測データを系統的に解析することで、銀河とSMBH間の質量輸送に関わるトーラス構造の物理的描像を得ることに成功した。特に合体末期では、激しい質量降着率によりSMBHが進化するだけでなく、輻射圧による莫大な質量輸送機構(アウトフロー)により銀河進化が制御されることも示唆された。本成果は学術論文として出版されている (Yamada et al. 2021, ApJS, 257, 61)。
一方で、現状でのアウトフローの性質を導出する手法が、輝線/吸収線の青方偏移量の測定などに限られており、アウトフローを検出できた例のほとんどは合体末期の銀河のみであった。アウトフローの成長過程を正しく評価するには、新たな手法を開発し、他の合体段階におけるアウトフローも含めて系統的に調査することが不可欠である。そこで我々は、X線解析で使用したトーラスモデルの構造に加え、アウトフローのダスト成分と考えられるポーラーダストの構造も考慮した赤外線放射モデルを開発した。これを多波長放射モデルに実装し、同じ84天体を対象にX線から電波までの多波長データ解析を行い、ポーラーダストの性質に強い制限を与えた。その結果、合体が進むにつれてポーラーダストの光度は増加するが、一方でダストの平均温度は減少する傾向を初めて発見した。この結果は、合体が進むにつれてアウトフローが発達し、銀河スケールにまで広がったポーラーダストを形成していく描像を支持する。本成果も執筆中であり、ApJSに投稿する予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 7件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Dirgo Portales大学/チリ・カトリック大学/バルパライソ大学(チリ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] NRAO/ジョージ・メイソン大学/IPAC(米国)

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      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] メキシコ国立自治大学(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] バルセロナ大学/ICREA(スペイン)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京大学/北京師範大学(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Dirgo Portales大学/北京大学/ジョージ・メイソン大学(チリ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Dirgo Portales大学/北京大学/ジョージ・メイソン大学(チリ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ASIAA(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick Active Galactic Nuclei Selected by the Swift/BAT All-sky Hard X-Ray Survey2022

    • 著者名/発表者名
      Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Odaka Hirokazu、Yamada Satoshi、Ricci Claudio
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series (accepted: arXiv:2203.13266)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 4 2021ApJS..257...61Y 2021/12 cited: 3 quick access to full text links quick links to lists of references, citations and more quick links to data associated with this article Comprehensive Broadband X-Ray and Multiwavelength Study of Active Galactic Nuclei in 57 Local Luminous and Ultraluminous Infrared Galaxies Observed with NuSTAR and/or Swift/BAT2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada, S., Ueda, Y. et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 257 号: 2 ページ: 61-61

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac17f5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] X-Ray Constraint on the Location of the AGN Torus in the Circinus Galaxy2021

    • 著者名/発表者名
      Uematsu, R., Ueda, Y., et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 913 号: 1 ページ: 17-17

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abf0a2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 8 2021MNRAS.506.5935R 2021/10 cited: 3 quick access to full text links quick links to lists of references, citations and more quick links to data associated with this article A hard X-ray view of luminous and ultra-luminous infrared galaxies in GOALS - I. AGN obscuration along the merger sequence2021

    • 著者名/発表者名
      Ricci, C., (Ueda, Y.) et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 506 号: 4 ページ: 5935-5950

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2052

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Systematic Study of AGN Clumpy Tori with Broadband X-Ray Spectroscopy: Updated Unified Picture of AGN Structure2021

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Shoji、Ueda Yoshihiro、Tanimoto Atsushi、Yamada Satoshi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 906 号: 2 ページ: 84-102

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abccce

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nature of Compton-thick Active Galactic Nuclei in “Nonmerging” Luminous Infrared Galaxies UGC 2608 and NGC 5135 Revealed with Broadband X-Ray Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Satoshi、Ueda Yoshihiro、Tanimoto Atsushi、Oda Saeko、Imanishi Masatoshi、Toba Yoshiki、Ricci Claudio
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 897 号: 1 ページ: 107-117

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab94b1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Application of an X-Ray Clumpy Torus Model (XCLUMPY) to 10 Obscured Active Galactic Nuclei Observed with Suzaku and NuSTAR2020

    • 著者名/発表者名
      Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Odaka Hirokazu、Ogawa Shoji、Yamada Satoshi、Kawaguchi Toshihiro、Ichikawa Kohei
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 897 号: 1 ページ: 2-2

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab96bc

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Luminosity Ratio between [O iv] 25.89 μm Line and Nuclear Continuum 12 μm as a Diagnostic for “Buried” AGNs2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada Satoshi、Ueda Yoshihiro、Tanimoto Atsushi、Kawamuro Taiki、Imanishi Masatoshi、Toba Yoshiki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 876 号: 2 ページ: 96-101

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab14f0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] NuSTAR Discovery of a Compton-thick, Dust-obscured Galaxy: WISE J0825+30022019

    • 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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Application of Clumpy Torus Model to Broadband X-ray Spectra of Two Seyfert 1 Galaxies: IC 4329A and NGC 74692019

    • 著者名/発表者名
      S. Ogawa, Y. Ueda, S. Yamada, A. Tanimoto, and T. Kawaguchi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 875 号: 2 ページ: 115-115

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab0e08

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Comprehensive Broadband X-ray and Multiwavelength Study of AGNs in 57 Local U/LIRGs Observed with NuSTAR and/or Swift/BAT2022

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio、Privon C. George
    • 学会等名
      Galaxy Evolution Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多波長SED解析で解明する合体銀河中の活動銀河核とポーラーダストの構造2022

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、Martin Herrera-Endoqui、宮地崇光、小川翔司、植松亮介、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive Multiwavelength Studies of Local Ultra-/Luminous Infrared Galaxies and Implications on the Mechanism of Supermassive Black Hole-Galaxy Coevolution2022

    • 著者名/発表者名
      山田智史
    • 学会等名
      第21回高宇連研究会+博士論文発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 硬X線による近傍U/LIRG中の埋もれたAGNの観測2021

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio、Privon C. George、Martin Herrera-Endoqui、宮地崇光、小川翔司、植松亮介
    • 学会等名
      第5回FORCE研究会「埋もれたAGNの宇宙論的進化」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Comprehensive Broadband X-ray and Multiwavelength Study of AGNs in 57 Local U/LIRGs Observed with NuSTAR and/or Swift/BAT2021

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio、Privon C. George
    • 学会等名
      East-Asia AGN Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多波長観測で探る合体銀河での星形成と超巨大ブラックホールの成長2021

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio
    • 学会等名
      オンライン研究会「様々なスケールの衝突流による誘発的星形成~大質量星から超大質量星団まで~」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 硬X線と多波長観測で探る合体銀河中の超巨大ブラックホールの進化2021

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio、Privon C. George
    • 学会等名
      多重AGNサイエンスワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 巨大ブラックホール連星候補を持つ合体銀河NGC 7674の可視面分光観測2021

    • 著者名/発表者名
      山田智史、鳥羽儀樹、上田佳宏、松林和也、守屋碧
    • 学会等名
      2021年度せいめいユーザーズミーティング
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 硬X線観測で探る超/高光度赤外線銀河中のAGNの構造と降着機構の進化2021

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Structure of AGN Tori in Ultra-/luminous Infrared Galaxies Unveiled by Mid-infrared and X-ray Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、川室太希、Ricci Claudio
    • 学会等名
      Galaxy Evolution Workshop 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中間赤外線とX 線で探る超/高光度赤外線銀河が持つトーラス構造と巨大ブラックホ ールの進化2020

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、Ricci Claudio
    • 学会等名
      第129回宇宙進化研究センター談話会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Torus Properties and Supermassive Black Hole Growth in Ultra-/luminous Infrared Galaxies Revealed by X-ray and Mid-infrared Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、川室太希、Ricci Claudio
    • 学会等名
      Supermassive Black Holes
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nature of Compton-thick ANGs in “Non-merging” Luminous Infrared Galaxies UGC 2608 and NGC 5135 Revealed with Broadband X-ray Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、小田紗映子、今西昌俊、Ricci Claudio
    • 学会等名
      HSC-AGN face-to-face meeting 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nature of Obscured AGNs in Ultra-/luminous Infrared Galaxies2020

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、小田紗映子、今西昌俊、川室太希、Ricci Claudio
    • 学会等名
      Kyoto Black Hole Accretion Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超/高光度赤外線銀河が持つ活動銀河核の広帯域X線スペクトル解析2020

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、小田紗映子、今西昌俊、川室太希、Ricci Claudio
    • 学会等名
      日本天文学会2020年春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Structure of AGN Tori in Merging Galaxies Revealed by Mid-infrared and X-ray Observations2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、鳥羽儀樹、谷本敦、今西昌俊、川室太希
    • 学会等名
      Galaxy Evolution Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring “Buried” Active Galactic Nuclei in the Two “Non-merging” Luminous Infrared Galaxies with Broadband X-ray Observations2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、小田紗映子、今西昌俊、川室太希、寺島雄一、Ricci Claudio
    • 学会等名
      Mid-infrared Astronomy, -Past 20 years and Future 20 years
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revealing Torus Properties of Ultra-/luminous Infrared Galaxies with NuSTAR Observations2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、今西昌俊、川室太希
    • 学会等名
      The 2nd Keihan Black Hole Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revealing the Compton-thick Active Galactic Nuclei in the Two “Non-merging” Luminous Infrared Galaxies with Broadband X-ray Observations (NGC 5135 and UGC 2608)2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦
    • 学会等名
      X-ray Astronomy 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中間赤外線とX線観測による合体銀河中のAGNトーラス構造の解明2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、今西昌俊、川室太希
    • 学会等名
      超巨大ブラックホール研究推進連絡会 第6回ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 合体の兆候のない高光度赤外線銀河が持つ活動銀河核のトーラス構造2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、今西昌俊、川室太希
    • 学会等名
      第1回京大・阪大ブラックホール勉強会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] [O IV] 25.89 μm と nuclear 12 μm の光度比を用いた“塵に埋もれた”活動銀河核 の診断法2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、今西昌俊、川室太希
    • 学会等名
      2019年度 天文・天体物理若手夏の学校
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] [O IV] 25.89 μm と nuclear 12 μm の光度比を用いた合体銀河中のAGNトーラス構 造の解明2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、今西昌俊、川室太希、鳥羽儀樹
    • 学会等名
      サマースクール “コンパクト天体基礎講座”
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Revealing Torus Structure in Ultra/luminous Infrared Galaxies with Mid-infrared and Hard X-ray Observations2019

    • 著者名/発表者名
      山田智史、上田佳宏、谷本敦、鳥羽儀樹、今西昌俊、川室太希
    • 学会等名
      理論天文学 ミニワークショップ 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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