活動的銀河核のX線放射機構の観測的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01J06700
• 研究機関: 宇宙科学研究所
• 研究代表者: 寺島 雄一 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系, 学振特別研究員(PD)
• キーワード: 活動的銀河核(AGN) / X線 / 放射機構 / 降着円盤 / 低光度AGN / スペクトル / 通常銀河

研究概要

本研究は、観測的手法を用いて活動的銀河核(Active Galactic Nuclei ; AGN)からのX線の放射機構を理解することを目的としている。AGNは多くの銀河の中心に存在し、巨大質量ブラックホールに物質が落ち込むことで莫大なエネルギーを放射している。この際に本質的な役割を果たしていると考えられている降着円盤の構造を理解することが重要である。本年度は、主に2つの観点からのアプローチを試みた。第一に、「ジェット」の観測を用いた降着円盤に対する制限である。そのために、電波コアを持つ近傍の活動銀河に着目しチャンドラ衛星によるX線観測を進めた。電波は主にジェットから放射されており、X線は降着円盤から放射されているので、電波とX線強度の比をとることで降着円盤とジェット生成効率の間の関係を調べることができる。今年度進めた観測結果と、文献などで公表されている過去の観測の結果を総合的に解析することにより、光度の小さいAGNほどジェットの生成効率が高いことがわかった。光度の小さいAGNは降着円盤の中でも、放射効率が悪く高温になるタイプの降着円盤になっていると考えられている。今回得られた結果は、このタイプの円盤ではより光度の大きなときに存在している「標準降着円盤」よりもジェットを効率的に生成できることを示しており、降着円盤の理論モデルに対して強い制限を与えるものである。
次に着目したのは、一見活動性を示さない銀河中心核の弱い活動性を調べることで、極めて暗い降着円盤に対して観測的制限をつけることである。これまで活動性が全く知られていなかったM32銀河の中心核ブラックホールから、はじめて超低光度のAGNを検出することに成功した。その光度とブラックホールまわりのガス密度、温度などから、ガス中に存在するブラックホールに対して期待される球対称な降着流と比較した場合、降着率が期待よりもはるかに小さくなっているか、放射効率が極めて小さくなっていることを示した。この結果は、極端に暗いAGNの放射機構を定量的に理解する基礎となるものである。同様な暗いブラックホールの候補として球状星団M15の中心核の解析も行い、中質量ブラックホールが存在するとしても、M32のように極めて暗いことを示した。
その他に、X線スペクトルを用いて物質に覆われて隠されたAGNを探す方法や、超新星に関する研究も行った。

研究成果

• [文献書誌] Ho, L.C., Terashima, Y., Ulvestad, J.S.: "Detection of the "Active" Nucleus of M32"Astrophysical Journal. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] Ho, L.C., Terashima, Y., Okajima, T.: "A Stringent Limit on the Accretion Luminosity of the Possible Central Black Hole in the Globular Cluster M15"Astrophysical Journal Letters. 587. 4 (2003)
• [文献書誌] Terashima, Y., Wilson, A.S.: "Chandra Snapshot Observations of Low-Luminosity AGNs with a Compact Radio Source"Astrophysical Journal. 583. 14 (2003)
• [文献書誌] Levenson, N.A., Krolik, J.H., Zycki, P.T., Heckman, T.M., Weaver, K.A., Awaki, H., Terashima, Y.: "Extreme X-ray Iron Lines in Active Galactic Nuclei"Astrophysical Journal Letters. 573. 4 (2002)
• [文献書誌] Immler, S., Wilson, A.S., Terashima, Y.: "Discovery of X-ray emission from the type Ic supernova 1994I with the Chandra X-ray observatory"Astrophysical Journal Letters. 573. 4 (2002)
• [文献書誌] Terashima, Y.: "Chandra View of Hot Gas in Nearby Active Galaxies"Japan-Germany Workshop on Galaxies and Clusters of Galaxies. 4 (2003)
• [文献書誌] Terashima, Y., Wilson, A.S.: "Chandra Snapshot Observations of Low-Luminosity AGNs with a Compact Radio Source"Active Galactic Nuclei : from Central Engine to Host Galaxy", eds. S. Collin, F. Combes, & I. Shlosman. (印刷中). 2 (2003)
• [文献書誌] Terashima, Y., Wilson, A.S.: "Chandra Snapshot Observations of LINERs with a Compact Radio Core"X-ray Spectroscopy of AGN with Chandra and XMM-Newton, eds. Th. Boller, S. Komossa, S. Kahn, H. Kunieda, & L. Gallo. (印刷中). 4 (2003)