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

2014 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, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 電波天文学 / 超長基線電波干渉計(VLBI) / 活動銀河核 / ブラックホール / 相対論的ジェット

研究実績の概要

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M87を対象に、BHから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。
今年度は前年から続くイタリアIRA滞在が10月で終了し、後半11月からは国立天文台に拠点を移して研究活動を行った。主に2012~2013年に観測したVERAおよびEVNデータを解析、整理、統合する作業が中心であった。特に当初の予定にはなかったのだが、GeVガンマ線望遠鏡Fermiや米国TeVガンマ線望遠鏡VERITASとの同時コラボレーション観測が実現し、2012年に起こったM87で起こった超高エネルギーガンマ線フレアに同期して、VERAでモニターしていた中心核から非常に強い電波増光を検出することに成功した。本結果は、これまで長らく論争が続いていたM87からのガンマ線が、BHから僅か数10Rs以内の領域に起因することを決定的にした大変重要な成果である。本成果は国内外多くの研究会、及び査読論文（うち筆頭著者1報）にて発表した。
日伊共同VLBIについては前年度フリンジ未検出に終わった教訓を踏まえ、最善の準備を尽くして2014年2月に２度目の試験観測を実施した。現在相関処理を実施中であり、2015年度前半中には結果が得られる見込みである。
尚、本研究の土台である研究代表者の博士論文は平成26年度井上科学振興財団研究奨励賞を受賞した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

前年度に続き本年度も当初の計画通り概ね順調にM87観測データの取得、解析が進んでいる。更にはGeVガンマ線望遠鏡Fermiや米国TeVガンマ線望遠鏡VERITASなどとの国際多波長同時観測が実現するなど、当初の予定を上回る国際協力を達成することができている。
日伊共同VLBIについては前年度の経験を踏まえ２回目の試験観測を実施した。現在は相関処理待ちの状態ではあるが、フリンジ検出に向けて可能な限りのバグ修正を行い、着実に前進している。

今後の研究の推進方策

VERA/EVN観測については現在は観測データの解析の多くが完了し結果が貯まってきたという状況である。磁場駆動モデルが予想するような加速の兆候は確かに見え始めており、VERA/EVNによる高頻度モニターの努力が実を結びつつある。最終年度はこれらをモデルを比較考察し、査読論文にまとめて総仕上げとしたい。日伊共同VLBIについては、今年度観測したデータの相関処理が2015年4月-5月頃に行われる予定である。フリンジ検出を成功させ、本格的な科学成果を創出したいと考えている。

備考

平成２６年度（第３１回）井上科学振興財団　井上研究奨励賞　受賞

研究成果

• [雑誌論文] A strong radio brightening at the jet base of M87 during the elevated very-high-energy gamma-ray state in 2012 (2015)
  • 著者名/発表者名: Hada, K., Giroletti, M., Kino, M., Giovannini, G., D'Ammando, F., Cheung, C. C., Beilicke, M., Nagai, H., Doi, A., Akiyama, K., and 11 coauthors
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 巻: 313 ページ: 340-345
  • DOI: 10.1017/S174392131500246X
• [雑誌論文] Probing the precise location of the radio core in the TeV blazar Mrk 501 with VERA at 43 GHz (2015)
  • 著者名/発表者名: Koyama, S., Kino, M., Doi, A., Niinuma, K., Hada, K., Nagai, H., Honma, M., Akiyama, K., Giroletti, M., Giovannini, G., and 6 coauthors
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psu144
  • 査読あり
• [雑誌論文] A strong radio brightening at the jet base of M87 in the period of the elevated TeV gamma-ray state in 2012 (2015)
  • 著者名/発表者名: Hada, K., Giroletti, M., Kino, M., Giovannini, G., D'Ammando, F., Cheung, C. C., Beilicke, M., Nagai, H., Doi, A., Akiyama, K., and 11 coauthors
  • 雑誌名: 2014 Fermi Symposium proceedings - eConf C14102.1 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetization degree at the jet base of M87 derived from the event horizon telescope data: Testing magnetically driven jet paradigm (2015)
  • 著者名/発表者名: Kino, M., Takahara, F., Hada, K., Akiyama, K., Nagai, H., and Sohn, B. W.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ソンブレロ銀河中心に潜む巨大ブラックホールの周辺構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秦和弘
  • 雑誌名: 物理科学月刊誌パリティ 巻: 第30巻1号 ページ: 48-49
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] VLBI observations of bright AGN jets with the KVN and VERA Array (KaVA): Evaluation of imaging capability (2014)
  • 著者名/発表者名: Niinuma, K., Lee, S.-S., Kino, M., Sohn, B. W., Akiyama, K., Zhao, G-Y., Sawada-Satoh, S., Trippe, S., Hada, K., Jung, T., and 62 coauthors
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 103-118
  • DOI: 10.1093/pasj/psu104
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multi-frequency, multi-epoch VLBI observations of the M87 jet (2014)
  • 著者名/発表者名: Hada, K., Giroletti, M., Giovannini, G., Doi, A., Kino, M., Nagai, H., Honma, M., and Kawaguchi, N.
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 巻: 304 ページ: 106-107
  • DOI: 10.1017/S1743921314003482
• [雑誌論文] Very Long Baseline Interferometry observations: the closest look at the cores of AGN (2014)
  • 著者名/発表者名: Giroletti, M., Lico, R., Hada, K., and Giovannini, G.
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 巻: 304 ページ: 71-77
  • DOI: 10.1017/S1743921314003378
• [雑誌論文] A Strong Radio Brightening at the Jet Base of M 87 during the Elevated Very High Energy Gamma-Ray State in 2012 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hada, K., Giroletti, M., Kino, M., Giovannini, G., D'Ammando, F., Cheung, C. C., Beilicke, M., Nagai, H., Doi, A., Akiyama, K., and 11 coauthors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 788 ページ: 165-177
  • DOI: 10.1088/0004-637X/788/2/165
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relativistic Electrons and Magnetic Fields of the M87 Jet on the ~10 Schwarzschild Radii Scale (2014)
  • 著者名/発表者名: Kino, M., Takahara, F., Hada, K., and Doi, A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 786 ページ: 5-12
  • DOI: 10.1088/0004-637X/786/1/5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Limb-brightened Jet of 3C 84 Revealed by the 43 GHz Very-Long-Baseline-Array Observation (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagai, H.; Haga, T.; Giovannini, G.; Doi, A.; Orienti, M.; D'Ammando, F.; Kino, M.; Nakamura, M.; Asada, K.; Hada, K.; Giroletti, M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 785 ページ: 53-58
  • DOI: 10.1088/0004-637X/785/1/53
  • 査読あり
• [学会発表] VLBA+GBT at 86GHzによるM87ジェット生成領域の高分解能・高感度イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 秦和弘, 紀基樹, 永井洋, 本間希樹, 秋山和徳, 田崎文得, 萩原喜昭, 土居 明広, G.Giovannini, M.Giroletti
  • 学会等名: 2015年日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] Core-shift observations of M87 jet (2014)
  • 著者名/発表者名: Hada, K.
  • 学会等名: The international workshop "Multi-frequency view of AGN core-shift effect"
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2014-12-18 – 2014-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] AGN jet studies with VLBI in the world (2014)
  • 著者名/発表者名: 秦和弘
  • 学会等名: 2014年度VLBI懇談会シンポジウム
  • 発表場所: 国土地理院（茨城県）
  • 年月日: 2014-10-28 – 2014-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] A strong radio brightening at the jet base of M87 in the period of the elevated TeV gamma-ray state in 2012 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hada, M. Giroletti, M. Kino, G. Giovannini, F. D’Ammando, C. C. Cheung, M. Beilicke, H. Nagai, A. Doi, K. Akiyama, M. Honma, K. Niinuma, C. Casadio, M. Orienti, H. Krawczynski, J. L. Gomez, S. Sawada-Satoh, S. Koyama, A. Cesarini, S. Nakahara, M. A. Gurwell
  • 学会等名: Fifth International Fermi Symposium
  • 発表場所: Nagoya University, Nagoya, Japan
  • 年月日: 2014-10-20 – 2014-10-24
• [学会発表] M87 results from ongoing EATING collaboration (2014)
  • 著者名/発表者名: Hada, K.
  • 学会等名: East Asia to Italy: Nearly Global VLBI
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] Continuing EVN monitoring of HST-1 in the jet of M87 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hada, K., Giroletti, M., Giovannini, G., Casadio, C., Beilicke, M., Cesarini, A., Cheung, T., Doi, A, Gomez, J.L., Krawczynski, H., Kino, M., Nagai, H
  • 学会等名: 12th European VLBI Network Symposium
  • 発表場所: Cagliari, Italy
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [学会発表] A strong radio brightening at the jet base of M87 during the elevated very-high-energy gamma-ray state in 2012 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hada, M. Giroletti, M. Kino, G. Giovannini, F. D’Ammando, C. C. Cheung, M. Beilicke, H. Nagai, A. Doi, K. Akiyama, M. Honma, K. Niinuma, C. Casadio, M. Orienti, H. Krawczynski, J. L. Gomez, S. Sawada-Satoh, S. Koyama, A. Cesarini, S. Nakahara, M. A. Gurwell
  • 学会等名: IAU Symposium 313: Extragalactic jets from every angle
  • 発表場所: Puerto Ayora, Ecuador
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] A strong radio brightening at the jet base of M87 during the elevated VHE gamma-ray state in 2012 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hada, M. Giroletti, M. Kino, G. Giovannini, F. D’Ammando, C. C. Cheung, M. Beilicke, H. Nagai, A. Doi, K. Akiyama, M. Honma, K. Niinuma, C. Casadio, M. Orienti, H. Krawczynski, J. L. Gomez, S. Sawada-Satoh, S. Koyama, A. Cesarini, S. Nakahara, M. A. Gurwell
  • 学会等名: Bologna High Energy Meeting 2014
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 2014-04-08 – 2014-04-08
• [備考] 活動銀河M87の高エネルギーガンマ線フレアに伴う電波増光をキャッチ
  • URL: http://veraserver.mtk.nao.ac.jp/hilight/2014_hada.html
• [備考] 活動銀河M87のガンマ線フレア、電波でも増光を観測
  • URL: http://www.astroarts.co.jp/news/2014/09/05m87/index-j.shtml
• [備考] 高エネルギーガンマ線フレアに伴う電波増光を検出…M87で発生
  • URL: http://response.jp/article/2014/09/08/231867.html
• [備考] 公益財団法人 井上科学振興財団 平成２６年度（第３１回）井上研究奨励賞
  • URL: http://www.inoue-zaidan.or.jp/f-02.html