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モンテカルロ輻射輸送計算とX線偏光観測による巨大ブラックホールと銀河共進化の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J00119
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
研究機関鹿児島大学 (2022)
東京大学 (2020-2021)

研究代表者

谷本 敦  鹿児島大学, 理工学研究科, 特任助教

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード活動銀河核 / 超巨大質量ブラックホール / X線偏光観測 / 輻射輸送計算 / 超巨大ブラックホール / X線天文衛星NuSTAR
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、超巨大ブラックホール(SMBH: SuperMassive Black Hole)スピン測定である。どのようにSMBHが、母銀河に影響を与えてきたのかは天文学最大の謎である。この謎を解明する鍵が、活動銀河核(AGN: Active Galactic Nucleus)ジェットである。AGNジェットは、光速の99%で母銀河に達する、宇宙最大級の高エネルギー現象である。しかしながら、その形成機構は未解明である。その最有力候補が、磁気駆動型ジェットである。この場合、SMBHの回転により、磁場を絡ませる必要がある。すなわち、SMBHスピン測定は、ジェット形成機構を解明する上で重要である。

研究実績の概要

活動銀河核(Active Galactic Nucleus: AGN)のトーラス構造の理解は、非常に重要である。AGNは、超巨大質量ブラックホール(SuperMassive Black Hole: SMBH)への質量降着により、約10億太陽光度で銀河中心が明るく輝く現象である。AGNの構造は、降着円盤がSMBHを取り囲み、さらにトーラスと呼ばれる構造が、これらを取り囲んでいると考えられている。このAGNトーラスは、母銀河からSMBHへの質量供給の役割を担うと考えられている。すなわち、AGNトーラスの理解は、SMBHと銀河の共進化を理解する上で非常に重要である。しかしながら、その構造やその形成機構は未だに理解されていない。
トーラス構造を調べるには、X線偏光観測が最適な手段の1つである。何故なら、X線は、AGNトーラス内のガスによりCompton散乱され、偏光するためである。すなわち、その偏光度は、AGNトーラスの形状や密度に強く依存する。近年、X線天文衛星Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE)により、最近傍のCompton-thick AGNであるCircinus galaxyのX線偏光が初めて検出された。この偏光度を説明するために、単純な幾何構造を仮定したAGNトーラスからの輻射輸送計算がいくつか行われている。
そこで私は、より現実的な、輻射駆動噴水モデルに基づいた、偏光度計算に取り組んだ。ここで輻射駆動噴水モデルとは、非等方な紫外線放射やX線加熱により、非定常なAGNトーラスのような構造を形成する理論モデルである。この結果、私は、IXPEにより観測されたCircinus galaxyの偏光度の再現に成功した。これは、X線偏光の起源が、Compton-thickなfailed windであることを示唆する。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 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 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Orbital- and Spin-phase Variability in the X-Ray Emission from the Accreting Pulsar Centaurus X-32023

    • 著者名/発表者名
      Tamba Tsubasa、Odaka Hirokazu、Tanimoto Atsushi、Suzuki Hiromasa、Takashima Satoshi、Bamba Aya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 944 号: 1 ページ: 9-9

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acadde

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick Active Galactic Nuclei Selected by the Swift/Burst Alert Telescope 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

      巻: 260 号: 2 ページ: 30-30

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac5f59

    • 関連する報告書
      2022 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] Absorption variability of the highly obscured active galactic nucleus NGC?45072022

    • 著者名/発表者名
      Jana Arghajit、Ricci Claudio、Naik Sachindra、Tanimoto Atsushi、Kumari Neeraj、Chang Hsiang-Kuang、Nandi Prantik、Chatterjee Arka、Safi-Harb Samar
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 512 号: 4 ページ: 5942-5959

    • DOI

      10.1093/mnras/stac799

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Broadband X-Ray Spectral Analysis of the Dual AGN System Mrk 7392022

    • 著者名/発表者名
      Inaba Koki、Ueda Yoshihiro、Yamada Satoshi、Ogawa Shoji、Uematsu Ryosuke、Tanimoto Atsushi、Ricci Claudio
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 939 号: 2 ページ: 88-88

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac97ec

    • 関連する報告書
      2022 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] Detailed design of the science operations for the XRISM mission2021

    • 著者名/発表者名
      Terada Yukikatsu、Holland Matt、Loewenstein Michael、Tashiro Makoto、他35名(35番目)
    • 雑誌名

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      巻: 7 号: 03 ページ: 037001-037001

    • DOI

      10.1117/1.jatis.7.3.037001

    • 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] 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] 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] 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] 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
  • [学会発表] X-Ray Spectral Calculation Based on Radiation-driven Fountain Model2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto, Keiichi Wada, Yuki, Kudoh, and Hirokazu Odaka
    • 学会等名
      Kagoshima AGN Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Radiation Processes in Photoionized Plasmas and X-Ray Spectral Calculation with MONACO2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto
    • 学会等名
      XRISM Core-to-core Science Workshop 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick AGN Candidates selected by the Swift/Burst Alert Telescope All-sky Hard X-Ray Survey2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto, Yoshihiro Ueda, Hirokazu Odaka, Satoshi Yamada, and Claudio Ricci
    • 学会等名
      What drives the growth of black holes?
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick AGN Candidates selected by the Swift/Burst Alert Telescope All-sky Hard X-Ray Survey2022

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto, Yoshihiro Ueda, Hirokazu Odaka, Satoshi Yamada, and Claudio Ricci
    • 学会等名
      Torus 2022 Workshop Smoke and Mirrors
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick Active Galactic Nucleus Candidates Selected by the Swift/Burst Alert Telescope All-sky Hard X-Ray Survey2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto, Yoshihiro Ueda, Hirokazu Odaka, Satoshi Yamada, and Claudio Ricci
    • 学会等名
      European Astronomical Society 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-Ray Spectral Model from Photoionized Outflow and Its Application to NGC 37832021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto and Hirokazu Odaka
    • 学会等名
      2021年秋季天文学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick Active Galactic Nucleus Candidates Selected by the Swift/Burst Alert Telescope All-sky Hard X-Ray Survey2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto, Yoshihiro Ueda, Hirokazu Odaka, Satoshi Yamada, and Claudio Ricci
    • 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] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick Active Galactic Nucleus Candidates Selected by the Swift/Burst Alert Telescope All-sky Hard X-Ray Survey2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto, Yoshihiro Ueda, Hirokazu Odaka, Satoshi Yamada, and Claudio Ricci
    • 学会等名
      第5回FORCE研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] NuSTAR Observations of 52 Compton-thick Active Galactic Nucleus Candidates Selected by the Swift/Burst Alert Telescope All-sky Hard X-Ray Survey2020

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanimoto, Yoshihiro Ueda, and Hirokazu Odaka
    • 学会等名
      2020年秋季天文学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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