特徴的な銀河団の長波長電波観測で迫る活動銀河核ジェットと銀河団物質の相互作用

• 研究課題/領域番号: 21H01135
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 赤堀 卓也 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特任研究員 (70455913)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2023年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 銀河団 / 活動銀河中心核(AGN) / 磁場 / 宇宙線 / 電波天文学 / X線天文学 / 活動銀河核 / SKA

研究開始時の研究の概要

本研究では、銀河団を構成する銀河の活動銀河核からのジェットが、どのように磁場や宇宙線電子を銀河団に含まれる高温プラズマガスに供給し、そしてどのようにガスを加熱しているのかを明らかにすることで、銀河団の進化や宇宙の磁場進化に残された謎を解明することを目的とする。そのために、代表的な3つの銀河団を世界最新鋭の長波長電波望遠鏡(MeerKAT, GMRT, EAVN)などを使って観測し、解析する。本研究は若手研究者の育成を含めた電波の将来計画(SKA計画等)に向けた準備研究に位置づけられ、X線の将来計画と強いシナジーを生み出す。

研究成果の概要

本研究では銀河団と活動銀河中心核(AGN)ジェットとの相互作用に新たな知見を得るために、最新鋭の長波長電波望遠鏡によって特徴的な銀河団を高精細に観測した。結果、11件の欧文査読論文と1件の修士論文が出版された。Abell 3376では銀河団磁場が電波ジェットを折り曲げること、別のジェットは複雑な構造の電波レリックに接続していること、CIZA 1359では衝突前期銀河団の連結領域で広がった電波放射を発見し、それがX線で見つかった衝撃波面と位置が一致すること、Phoenix銀河団では驚くほどAGNが電波で暗いこと、Abell 1060では未分類の広がった電波放射を発見したこと、などが成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は宇宙で最大の天体である銀河団の形成と進化に、銀河中心のブラックホールからのジェットと呼ばれる高速な物質流がどのような影響を与えるのかについて理解を深めました。そのための研究に向いている波長の長い電波の観測を行い、様々な銀河団について新たな知見を得ました。本研究で得られた成果は、私達の宇宙がどのように形作られてきたかという問いに対して、ジェットの寄与、そしてその寄与の仕方が大変重要であるということを教えてくれました。

研究成果

• [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストリア)
• [国際共同研究] NCRA(インド)
• [国際共同研究] Leiden University/ASTRON/SRON(オランダ)
• [国際共同研究] SARAO/Rhodes University(南アフリカ)
• [国際共同研究] 台湾中央研究院(その他の国・地域(台湾))
• [国際共同研究] NCRA(インド)
• [国際共同研究] Leiden University/ASTRON/SRON(オランダ)
• [国際共同研究] SARAO/Rhodes University(南アフリカ)
• [国際共同研究] SARAO/North-West University(南アフリカ)
• [国際共同研究] University of Nigeria(ナイジェリア)
• [雑誌論文] Discovery of diffuse radio source in Abell 1060 (2024)
  • 著者名/発表者名: Kurahara Kohei、Akahori Takuya、Oki Aika、Omiya Yuki、Nakazawa Kazuhiro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 76 号: 2 ページ: L8-L13
  • DOI: 10.1093/pasj/psae011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of Superconducting Hex-Band Bandpass Filter Using New External Quality Factor Adjustment Method (2023)
  • 著者名/発表者名: Sekiya N.、Sakuma K.、Akahori T.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 33 号: 5 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1109/tasc.2023.3265578
  • 査読あり
• [雑誌論文] HTS Penta-Band Bandpass Filter for Radio Astronomy Broadband Receiver in the UHF Band (2023)
  • 著者名/発表者名: Sekiya N.、Sakuma K.、Akahori T.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 34 号: 3 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1109/tasc.2023.3344420
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of depolarizing intervening galaxies on background radio emission. I. Global disk magnetic field (2023)
  • 著者名/発表者名: R. Omae, T. Akahori, M. Machida
  • 雑誌名: PASJ 巻: 75 号: Supplement_1 ページ: S108-S122
  • DOI: 10.1093/pasj/psac045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffuse radio source candidate in CIZA J1358.9－4750 (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Kurahara, T. Akahori, R. Kale, H. Akamatsu, Y. Fujita, L. Gu, H. Intema, K. Nakazawa, N. Okabe, Y. Omiya, V. Parekh, T. Shimwell, M. Takizawa, R. van Weeren
  • 雑誌名: PASJ 巻: 75 号: Supplement_1 ページ: S138-S153
  • DOI: 10.1093/pasj/psac098
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of a bright burst from the repeating fast radio burst 20201124A at 2GHz (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikebe Sota、Takefuji Kazuhiro、Terasawa Toshio、Eie Sujin、Akahori Takuya、Murata Yasuhiro、Hashimoto Tetsuya、Kisaka Shota、Honma Mareki、Yoshiura Shintaro、Suzuki Syunsaku、Oyama Tomoaki、Sekido Mamoru、Niinuma Kotaro、Takeuchi Hiroshi、Yonekura Yoshinori、Enoto Teruaki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 1 ページ: 199-207
  • DOI: 10.1093/pasj/psac101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Galaxy clusters at z~1 imaged by ALMA with the Sunyaev-Zel'dovich effect (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Kitayama, S. Ueda, N. Okabe, T. Akahori, M. Hilton, J. P. Hughes, Y. Ichinohe, K. Kohno, E. Komatsu, Y.-T. Lin, H. Miyatake, M. Oguri, C. Sifon, S. Takakuwa, M. Takizawa, T. Tsutsumi, J. van Marrewijk, E. J. Wollack
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 2 ページ: 311-337
  • DOI: 10.1093/pasj/psac110
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wavelets and sparsity for Faraday tomography (2022)
  • 著者名/発表者名: Cooray Suchetha、Takeuchi Tsutomu T、Ideguchi Shinsuke、Akahori Takuya、Miyashita Yoshimitsu、Takahashi Keitaro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: Supplement_1 ページ: S85-S96
  • DOI: 10.1093/pasj/psac052
  • 査読あり
• [雑誌論文] XMM-Newton view of the shock heating in an early merging cluster, CIZA J1358.9-4750 (2022)
  • 著者名/発表者名: Y. Omiya, K. Nakazawa, K. Matsushita, S. B. Kobayashi, N. Okabe, K. Sato, T. Tamura, Y. Fujita, L. Gu, T. Kitayama, T. Akahori, K. Kurahara, T. Yamaguchi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 1 ページ: 37-51
  • DOI: 10.1093/pasj/psac087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of highly selective compact high-temperature superconducting quad-band bandpass filter using interdigital feeding structure for radio astronomy (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Rachi, K. Sakuma, T. Akahori, N. Sekiya
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 36 号: 2 ページ: 025006-025006
  • DOI: 10.1088/1361-6668/acab38
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the potential of faraday tomography to identify shock structures in supernova remnants (2022)
  • 著者名/発表者名: Ideguchi Shinsuke、Inoue Tsuyoshi、Akahori Takuya、Takahashi Keitaro
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 513 号: 3 ページ: 3289-3301
  • DOI: 10.1093/mnras/stac1086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of an interaction between jets and intra-cluster magnetic layer (2021)
  • 著者名/発表者名: J. O. Chibueze, H. Sakemi, T. Ohmura, M. Machida, H. Akamatsu, T. Akahori, H. Nakanishi, V. Parekh, R. van Rooyen, T. and T. Takeuchi, 2021
  • 雑誌名: Nature 巻: 593 号: 7857 ページ: 47-50
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03434-1
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] CIZA J1410中心部に見られる電波構造の起源 (2023)
  • 著者名/発表者名: 赤堀卓也, 大木愛花, 藏原昂平, 赤松弘規
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Development for Japan L-band VLBI Observation (2023)
  • 著者名/発表者名: K.KURAHARA, O.TOMOAKI, T.TOSHIO, K.HIDEYUKI, N.HIROYUKI, A.TAKUYA, H.KAZUHIRO, H.TOMOYA, I.SOTA, I.HIROSHI, J.TAKAAKI, M.YASUHIRO, N.KOTARO, T.KAZUHIRO
  • 学会等名: XXXXVth URSI General Assembly and Scientific Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Radio Property of the Head-Tail Galaxy in Abell 3322 (2023)
  • 著者名/発表者名: K.KURAHARA, T.AKAHORI, T.OHMURA, S.YOSHIURA, M.TAKIZAWA, H.SAKEMI
  • 学会等名: East Asia SKA Science Workshop 2023
  • 国際学会
• [学会発表] uGMRT Observations of Galaxy Cluster CIZA1359 (2023)
  • 著者名/発表者名: K.KURAHARA, T.AKAHORI, R.KALE, H.AKAMATSU, Y.FUJITA, L.GU, H.INTEMA, K.NAKAZAWA, N.OKABE, Y.OMIYA, V.PAREKH, T.SHIMWELL, M.TAKIZAWA and R.V.WEEREN
  • 学会等名: New Eyes on the Universe: SKA & ngVLA
  • 国際学会
• [学会発表] 銀河団Abell3322中のHead-tail銀河を使ったプラズマ診断 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藏原昂平, 赤堀卓也、大村匠、吉浦伸太郎、滝沢元和、酒見はる香
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] 国内L帯VLBI観測に向けたVERA水沢局上部機器室内の低周波電波環境調査と今後のL帯VLBI観測計画 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藏原昂平, 小山友明, 砂田和良, 小林秀行, 正岡滉人, 亀谷收, 寺澤敏夫, 赤堀卓也, 寺家孝明, 秦和弘, 廣田朋也, 新沼浩太郎, 今井裕, 中西裕之, 岳藤一宏, 村田泰宏
  • 学会等名: VLBI懇談会シンポジウム2023
• [学会発表] Elucidating co-evolutions among AGN, galaxies, and ICM from an AGN survey with VERA (2023)
  • 著者名/発表者名: A. Oki, H. Okino, T. Akahori, K. Kurahara, M. Honma, K. Hada, H. Nagai, K. Niinuma, T. Kitayama, S. Ueda, M. Ishida
  • 学会等名: 9th GALAXY EVOLUTION WORKSHOP
  • 国際学会
• [学会発表] Digging in young jets to elucidate clusters evolution from an AGN survey with VERA (2023)
  • 著者名/発表者名: A. Oki, H. Okino, T. Akahori, K. Kurahara, M. Honma, K. Hada, H. Nagai, K. Niinuma, T. Kitayama, S. Ueda, M. Ishida
  • 学会等名: Black Hole Astrophysics with VLBI 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 衝突早期の銀河団CIZA1359に付随する新しい拡散電波源の発見 (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Kurahara, T. Akahori, R. Kale, H. Akamatsu, Y. Fujita, L. Gu, H. Intema, K. Nakazawa, N. Okabe, Y. Omiya, V. Parekh, T. Shimwell, M. Takizawa, R. van Weeren
  • 学会等名: SKA-Japanワークショップ 2022
• [学会発表] 衝突早期の銀河団CIZA1359で見つかった新しい電波レリック候補 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藏原昂平, 赤堀卓也, Kale Ruta, 赤松弘規, Gu Liyi, 藤田裕, Intema Huib, Van Weeren Reinout, 中澤知洋, 大宮悠希, 岡部信広, Patekh Viral, Shimwell Timothy, 滝沢元和
  • 学会等名: 日本天文学会2023年春季年会
• [学会発表] Evolution and feedback of the central AGN core in the Phoenix galaxy cluster: toward a VLCOP AGN survey (2023)
  • 著者名/発表者名: 大木愛花, 沖野大貴, 赤堀卓也, 藏原昂平, 秦和弘, 本間 希樹, 永井洋, 新沼浩太郎, 北山哲, 上田周太朗, 石田学
  • 学会等名: 宇宙電波懇談会シンポジウム
• [学会発表] VLBI 観測によるほうおう座銀河団中心の AGN 調査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大木愛花, 沖野大貴, 赤堀卓也, 藏原昂平, 秦和弘, 本間 希樹, 永井洋, 新沼浩太郎, 北山哲, 上田周太朗, 石田学
  • 学会等名: 日本天文学会2023年春季年会
• [学会発表] VLBI observations of the central AGN core in the Phoenix galaxy cluster (2023)
  • 著者名/発表者名: 大木愛花, 沖野大貴, 赤堀卓也, 藏原昂平, 秦和弘, 本間 希樹, 永井洋, 新沼浩太郎, 北山哲, 上田周太朗, 石田学
  • 学会等名: SKA-Japanワークショップ2022
• [学会発表] A candidate of sloshing-induced radio emission in CIZA J1410.4-4246 (2023)
  • 著者名/発表者名: 赤堀卓也, 大木愛花, 藏原昂平, 赤松弘規
  • 学会等名: SKAJPワークショップ2023
• [学会発表] 衝突早期の銀河団CIZA1359に付随する新しい拡散電波源の発見 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藏原昂平, 赤堀卓也, Kale Ruta, 赤松弘規, Gu Liyi, 藤田裕, Intema Huib, Van Weeren Reinout, 中澤知洋, 大宮悠希, 岡部信広, Patekh Viral, Shimwell Timothy, 滝沢元和
  • 学会等名: 宇宙電波懇談会シンポジウム2022
• [学会発表] Phoenix rising from the ashes; co-existence of violent cooling and AGN feedback (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Akahori
  • 学会等名: IAU General Assembly 2022 FM6
  • 国際学会
• [学会発表] Diffuse radio source in CIZA J1358.9-4750 (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Kurahara, T. Akahori, R. Kale, H. Akamatsu, Y. Fujita, L. Gu, H. Intema, K. Nakazawa, N. Okabe, Y. Omiya, V. Parekh, T. Shimwell, M. Takizawa, R. van Weeren
  • 学会等名: SPARCS XI: The Rise of Sky Surveys
  • 国際学会
• [学会発表] VLBI観測によるJ2344-4243の中心構造の調査 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大木愛花, 沖野大貴, 赤堀卓也, 藏原昂平, 秦和弘, 本間 希樹, 永井洋, 新沼浩太郎, 北山哲, 上田周太朗, 石田学
  • 学会等名: VLBI懇談会シンポジウム2022
• [学会発表] A candidate of sloshing-induced radio emission in CIZA J1410.4-4246 (2022)
  • 著者名/発表者名: 赤堀卓也, 大木愛花, 藏原昂平, 赤松弘規
  • 学会等名: VLBI懇談会シンポジウム2022
• [学会発表] Diffuse radio source candidate in CIZA J1358.9-4750 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藏原昂平, 赤堀卓也, Kale Ruta, 赤松弘規, Gu Liyi, 藤田裕, Intema Huib, Van Weeren Reinout, 中澤知洋, 大宮悠希, 岡部信広, Patekh Viral, Shimwell Timothy, 滝沢元和
  • 学会等名: VLBI懇談会シンポジウム2022
• [学会発表] 銀河団磁場と衝突するジェットの3次元磁気流体シミュレーション (2022)
  • 著者名/発表者名: 大村匠、James O. Chibueze、酒見はる香、町田真美、赤松弘規、赤堀卓也、中西裕之、Vira Parekh、Ruby van Rooyen、竹内努
  • 学会等名: 2021年度国立天文台CfCAユーザーズミーティング
• [学会発表] Interaction between an AGN jet and the intra-cluster magnetic field seen by MeerKAT: II. Numerical Simulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohmura, T., Chibueze, James O., Sakemi, H., Machida, M., Akamatsu, H., Akahori, T., Nakanishi, H., Parekh, V., van Rooyen, R., Takeuchi, T. T.
  • 学会等名: Linking the Science of Large Interferometer in the 2030s
• [学会発表] 銀河団磁場との相互作用によって折れ曲がるジェット (2021)
  • 著者名/発表者名: 大村匠、James O. Chibueze、酒見はる香、町田真美、赤松弘規、赤堀卓也、中西裕之、Vira Parekh、Ruby van Rooyen、竹内努
  • 学会等名: 日本天文学会2021年秋季年会
• [学会発表] Magnetohydrodynamic simulations of the interaction between the jet and the intra-cluster magnetic field (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohmura, T., Chibueze, James O., Sakemi, H., Machida, M., Akamatsu, H., Akahori, T., Nakanishi, H., Parekh, V., van Rooyen, R., Takeuchi, T. T.
  • 学会等名: Extragalactic jets on all scales - launching, propagation, terminanion
  • 国際学会
• [学会発表] MeerKAT view of an interaction between radio jets and intra-cluster magnetic layers (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Akamatsu, James O. Chibueze, Haruka Sakemi, Takumi Ohmura, Mami Machida, Takuya Akahori, Hiroyuki Nakanishi, Viral Parekh, Ruby van Rooyen and Tsutomu T. Takeuchi
  • 学会等名: A new window on the radio emission from galaxies, clusters and cosmic web
  • 国際学会
• [学会発表] Merger induced interaction between jets and intracluster magnetic fields (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Akamatsu, James O. Chibueze, Haruka Sakemi, Takumi Ohmura, Mami Machida, Takuya Akahori, Hiroyuki Nakanishi, Viral Parekh, Ruby van Rooyen and Tsutomu T. Takeuchi
  • 学会等名: A new window on the radio emission from galaxies, clusters and cosmic web
  • 国際学会
• [学会発表] Interaction between an AGN jet and the intra-cluster magnetic field seen by MeerKAT (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Sakemi, J.O. Chibueze, T. Ohmura, M. Machida, H. Akamatsu, T. Akahori, H. Nakanishi, V. Parekh, R. van Rooyen, T.T. Takeuchi
  • 学会等名: East Asia SKA Workshop 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Interaction between an AGN jet and the intra-cluster magnetic field seen by MeerKAT: I. Observation (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakemi, H., Chibueze, J.O., Ohmura, T., Machida, M., Akamatsu, H., Akahori, T., Nakanishi, H., Parekh, V., van Rooyen, R., and Takeuchi, T. T.
  • 学会等名: Linking the science of large interferometers in the 2030s
• [備考] うみへび座銀河団で謎の電波放射を発見
  • URL: https://www.nao.ac.jp/news/science/2024/20240408-mizusawa.html
• [学会・シンポジウム開催] Black Hole Astrophysics with VLBI 2023 (2023)