高頻度・高解像度VLBI観測による巨大ブラックホールジェットの生成機構解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13J03094
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 秦 和弘 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特別客員研究員
• キーワード: 電波天文学 / 超長基線電波干渉計 / 活動銀河核 / ブラックホール / 相対論的ジェット

研究概要

活動銀河中心核における相対論的ジェットの生成機構解明は現代天文学における究極的課題の1つである。本課題では最近傍の巨大ブラックホール(BH)ジェット天体M87を対象に、BHから約10~10000シュバルツシルト半径(Rs)における速度場や構造の精密調査を実施し、世界に先駆けて磁場駆動型ジェット生成理論の直接検証を目指す。本目的達成に向け、高い解像度を備えた日本のVLBI専用アレイVERA、高い感度を実現する欧州VLBIネットワーク(EVN)を用いた高頻度モニター、更には日伊共同VLBI観測網、米国VLBI観測網VLBAを用いたBH最近傍の撮像観測を実施する。
研究実施計画に記載の通り、平成25年度はイタリア電波天文学研究所を拠点にして研究活動を行った。当初の予定通り着任時には2012年に観測したVERA及びEVNデータの多くが得られていた為、これらのデータ解析が研究の中心であった。平成25年度は特にBH周辺r=100-1000Rs領域におけるジェット構造探査・速度測定が進展し、この領域において光速の20%程度という速度場を高い精度で決定することに成功した。本結果は磁場駆動型理論が予言するジェット速度と矛盾していない。
また巨大BHジェット生成機構関連研究として別天体だが、VLBAを用いてソンブレロ銀河中心核のBH周辺構造も明らかにした。本成果は平成25年度日本天文学会秋季年会において会長・副会長の推薦を受けて記者発表課題に選出され、新聞/web等様々なメディアで掲載されている。
以上の成果は国内外多くの研究会(うち招待講演1件)、及び査読論文(うち筆頭著者2報)にて発表した。更に本課題で得られたM87ジェットの知見は今や他天体のジェット研究にも広く波及し始めている。研究発表欄に記載された他天体の共著論文はいずれも本研究課題の成果が強く反映されたものである。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度は当初の計画通り順調にM87観測データの取得、解析が進んでおり、初期成果の一部は複数の査読論文にて出版されている。更に日伊VLBI研究協力の過程でソンブレロ銀河研究などの「バイプロダクト」も新たに誕生し、より広い科学的視点でブラックホールジェット研究が進展したため。

今後の研究の推進方策

VERA及びEVN観測は2014年共同利用観測提案も採択されるなど最新データも着々と得られつつある。今後は引き続きこれらのデータも解析し、研究成果をより強固なものにしていく。一方日伊共同VLBI観測について平成25年度に試験観測を実施したが、記録装置のトラブルにより信号検出には至っていない。現在は記録系の不具合も解消しており、2014年6月頃に再度試験観測を実施予定である。更にM87関連研究として、VERAと韓国VLBI観測網(KVN)結合アレイKaVAによるM87の共同利用観測、VLBA 86 GHzによるM87根元の撮像観測提案も採択されたので、これらのデータも活用しながら巨大BHジェットの生成機構を総合的に検証していく。

研究成果

• [雑誌論文] ALMA Continuum Spectrum of the M87 Nucleus. Quasi-simultaneous continuum observations at bands-3,6,7, and 9 (2013)
  • 著者名/発表者名: Doi, A., Hada, K., Nagai, H., Kino, M., Honma, M., Akiyama, K., Oyama, T., Kono, Y.
  • 雑誌名: The European Physical Journal Web of Conferences 巻: 61 ページ: 08008 1-08008 3
  • DOI: 10.1051/epjconf/20136108008
• [雑誌論文] The core shift measurements for two-sided jets affected by Free-Free ab sorption using VLBA (2013)
  • 著者名/発表者名: Haga, T., Doi, A., Murata, Y., Sudou, H., Kameno, S., Hada, K., Nagai, H.
  • 雑誌名: The European Physical Journal Web of Conferences 巻: 61 ページ: 08004 1-08004 6
  • DOI: 10.1051/epjconf/20136108004
• [雑誌論文] A sensitive study of the peculiar jet structure HST-1 in M87 (2013)
  • 著者名/発表者名: Casadio, C., Gómez, J. L., Giroletti, M., Giovannini, G., Hada, K., Fromm, C., Perucho, M., Marti, J-M
  • 雑誌名: The European Physical Journal Web of Conferences 巻: 61 ページ: 06004 1-06004 6
  • DOI: 10.1051/epjconf/20136106004
• [雑誌論文] Probing the Radio Counterpart of Gamma-ray Flaring Region in 3C 84 (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagai, H., Orienti, M., Kino, M., Doi, A., Giovannini, G., Asada, K., D'Ammando, F., Haga, T., Giroletti, M., Hada, K.
  • 雑誌名: The European Physical Journal Web of Conferences 巻: 61 ページ: 04008 1-04008 5
  • DOI: 10.1051/epjconf/20136104008
• [雑誌論文] Energy densities of magnetic field and relativistic electrons at the inner most region of the M87 jet (2013)
  • 著者名/発表者名: Kino, M., Takahara, F., Hada, K., Doi, A.
  • 雑誌名: The European Physical Journal Web of Conferences 巻: 61 ページ: 01009 1-01009 4
  • DOI: 10.1051/epjconf/20136101009
• [雑誌論文] Probing the inner jet of M87 ; from the jet base to HST-1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hada, K.
  • 雑誌名: The European Physical Journal Web of Conferences 巻: 61 ページ: 01002 1-01002 10
  • DOI: 10.1051/epjconf/20136101002
• [雑誌論文] Evidence for a Nuclear Radio Jet and its Structure down to lsim100 Schwarzschild Radii in the Center of the Sombrero Galaxy (M 104, NGC 4594) (2013)
  • 著者名/発表者名: Hada, K., Doi, A., Nagai, H., Inoue, M., Honma, M., Giroletti, M., Giovannini, G.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 779 ページ: 6-18
  • DOI: 10.1088/0004-637X/779/1/6
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Cycle-0 Observation of the Sombrero Galaxy (M104) (2013)
  • 著者名/発表者名: Doi, A., Hada, K., Nakanishi, K., Kohno, K., Terashima, Y., Kawaguchi, T., Sawada-Satoh, S., Akiyama, K., Ozaki, S.
  • 雑誌名: Astronomical Society of the Pacific Conference Series 巻: 476 ページ: 293-294
• [雑誌論文] The Innermost Collimation Structure of the M87 Jet Down to ~10 Schwarzschild Radii (2013)
  • 著者名/発表者名: Hada, K., Kino, M., Doi, A., Nagai, H., Honma, M., Hagiwara, Y., Giroletti, M., Giovannini, G., Kawaguchi, N.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 775 ページ: 70-76
  • DOI: 10.1088/0004-637X/775/1/70
  • 査読あり
• [雑誌論文] VLBI Imagings of a Kilo-Parsec Knot in 3C 380 (2013)
  • 著者名/発表者名: Koyama, S., Kino, M., Nagai, H., Hada, K., Kameno, S., Kobayashi , H.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: 29-35
  • DOI: 10.1093/pasj/65.2.29
  • 査読あり
• [雑誌論文] The GENJI Programme : Gamma-Ray Emitting Notable AGN Monitoring by Japanese VLBI (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagai, H., Kino, M., Niinuma, K., Akiyama, K., Hada, K., Koyama , S., Orienti, M., Hiura, K., Sawada-Satoh, S., Honma, M.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: 24-37
  • DOI: 10.1093/pasj/65.2.24
  • 査読あり
• [学会発表] M87における2012年TeVガンマ線活動に同期したブラックホール近傍数10シュバルツシルト半径以内からの強い電波増光の検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秦 和弘
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学(東京都)
  • 年月日: 2014-03-21
• [学会発表] Multi-frequency, multi-epoch VLBI observations of the M87 jet (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Hada
  • 学会等名: IAU Symposium 304 : Multiwavelength AGN Suryeys and Studies
  • 発表場所: Yerevan, Armenia
  • 年月日: 2013-10-07
• [学会発表] 多周波位相補償VIBIによるソンブレロ銀河(M104, NGC4594)中心核100シュバルツシルト半径スケールの構造探査 (2013)
  • 著者名/発表者名: 秦 和弘
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] Probing the inner jet of M87 ; from the jet base to HST-1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Hada
  • 学会等名: The Innermost Region of Relativistic Jets and Their Magnetic Field
  • 発表場所: Granada, Spain
  • 年月日: 2013-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Probing the relativistic jet of M87 with ALMA (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Hada
  • 学会等名: Science with ALMA Band-2 Workshop in Europe
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 2013-05-27
• [備考] 国立天文台ホームページ
  • URL: http://www.miz.nao.ac.jp/content/pr/pr20130909/c01
• [備考] アストロアーツ
  • URL: http://www.astroarts.co.jp/news/2013/09/10sombrero/index-j.shtml
• [備考] 産経新聞オンライン版
  • URL: http://sankei.jp.msn.com/science/news/130930/scn13093007320001-n1.htm
• [備考] マイナビニュース
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2013/09/13/207/
• [備考]
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2013/09/17/025/
• [備考] 時事通信
  • URL: http://www.jiji.com/jc/p_archivea?id=20130910085953-0015140805