X線時間変動の観測を通した超巨大ブラックホールの基本計量測定

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 14340061
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 林田 清 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30222227)
• 研究分担者: 井上 一 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (40092142) ; 粟木 久光 愛媛大学, 理学部, 助教授 (30252414) ; 根来 均 日本大学, 理工学部, 専任講師 (30300891) ; 片岡 淳 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (90334507)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• キーワード: ブラックホール / 活動銀河核 / X線放射 / 時間変動 / 時系列解析 / ブラックホール質量 / ジェット / Jet

研究概要

本研究の目標は、活動銀河核のX線時間変動を通して超巨大ブラックホールの質量など、その基本計量を推定することにある。X線強度とスペクトルの変化を通してブラックホール降着系の物理を探ることももう一つの目標であった。
1.本研究をはじめるきっかけとなったのが、我々が開発した、活動銀河核のX線時間変動から中心ブラックホールの質量を経験的に推定する手法である。当初は、近傍の明るいセイファート1型銀河を対象としていたが、この3年間の研究で様々な種類の活動銀河核に応用をひろげた。ブレーザーを除く活動銀河核でその時間変動のパターン(パワースペクトル)は相似形で、我々の仮定したスケーリング則はおよそ成り立っているようにみえる。他の独立なブラックホール質量推定法とも一桁程度の範囲で矛盾ない値を与える。例えば、最小光度のセイファート1型銀河として知られるNGC4395に関してブラックホール質量推定値は10^4-10^5太陽質量で、恒星質量ブラックホールと超巨大質量ブラックホールの間を埋める位置にこのような天体が存在することを示した。超巨大質量ブラックホールの成因を考える上で重要なケースである。
2.ブラックホールの強度変動とスペクトル変動の詳細に関してセイファート銀河,そして複数のブレーザーを観測した。例えば、MCG-6-30-15に関しては、通常ブラックホール近傍からの蛍光X線として解釈される鉄輝線に関して、電離したガスによる吸収モデルでも説明できることを示した。ジェットソースとも呼ばれるブレーザーに関しては、多波長の時間変動を説明するためにジェットの運動と輻射機構のモデルをこれまでより高い精度で確立し、衝撃波の物理に新たな知見を与えた。
3.一方、ブラックホール降着系で激しい時間変動が起こるのはなぜかという根本的な疑問に関しては本研究では決着つけることができず将来の課題となった。

研究成果

• [雑誌論文] The exceptional X-ray variability of the dwarf Seyfert nucleus NGC 4395 (2005)
  • 著者名/発表者名: Vaughan, S., Iwasawa, K., Fabian, A.C., Hayashida, K.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 356 ページ: 524-530
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-Ray Emission Properties of Large Scale Jets, Hotspots and Lobes in Active Galactic Nuclei (2005)
  • 著者名/発表者名: Jun Kataoka, Lukasz Stawarz
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 622 ページ: 797-810
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The exceptional X-ray variability of the dwarf Seyfert nucleus NGC 4395 (2005)
  • 著者名/発表者名: Vaughan, S., Iwasawa, K., Fabian, A.C., Hayashida, K
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Vol.356 ページ: 524-530
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] X-Ray Emission Properties of Large Scale Jets, Hotspots and Lobes in Active Galactic Nuclei (2005)
  • 著者名/発表者名: Jun Kataoka, Lukasz Stawarz
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.622 ページ: 797-810
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] X-ray Variability of AGNs and its Use as a Black Hole Scale Measure (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Hayashida
  • 雑誌名: Coevolution of Black Holes and Galaxies, from the Carnegie Observatories Centennial Symposia ページ: http://www.ociw.edu/ociw/symposia/series/symposium1/proceedings.html
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-ray measurements of the dark matter distribution in clusters of galaxies with Chandra (2004)
  • 著者名/発表者名: Katayama, H., Hayashida, K.
  • 雑誌名: Advances in Space Research 34 ページ: 2519-2524
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Hard X-ray polarimeter for small satellite : design, feasibility study, and ground experiments (2004)
  • 著者名/発表者名: Hayashida K., et al.
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 5501 ページ: 44-55
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Soft x-ray response of x-ray CCD camera XIS onboard Astro-E2 (2004)
  • 著者名/発表者名: Hayashida K., et al.
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 5488 ページ: 73-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Study of X-Ray Sources in the Central Region of NGC 1569 with Chandra (2004)
  • 著者名/発表者名: Heike, K., Awaki, H., Hayashida, K., Weaver, K.A.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 ページ: 335-336
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Discovery of Short-Timescale Variability of Seyfert 2 Galaxy NGC 6300 with XMM-Newton (2004)
  • 著者名/発表者名: Awaki, H., Murakami, H., Leighly, K.M., Matsumoto, C., Hayashida, K., Grupe, D.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 ページ: 311-312
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Spectral Statistics and Luminosity Function of a Hard X-Ray Complete Sample of Brightest AGNs (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki, K., Miyaji, T., Ishisaki, Y., Ueda, Y., Ogasaka, Y., Hayashida, K., Awaki, H.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 ページ: 417-418
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Accretion and Outflow in the Active Galactic Nucleus and Starburst of NGC 5135 (2004)
  • 著者名/発表者名: Levenson, N.A., Weaver, K.A., Heckman, T.M., Awaki, H., Terashima, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 602 ページ: 135-147
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An XMM-Newton Observation of the Seyfert 2 Galaxy NGC 6300. I. The Nucleus (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, C., Nava, A., Maddox, L., Leighly, K., Grupe, Dirk, Awaki, H., Ueno, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 617 ページ: 930-938
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Deconstructing NGC 7130 (2004)
  • 著者名/発表者名: Levenson, N.A., Weaver, K.A., Heckman, T.M., Awaki, H., Terashima, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 618 ページ: 167-177
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Limit cycles of accretion disks in the Rapid Burster and GRS 1915+105 (2004)
  • 著者名/発表者名: Inoue, H.
  • 雑誌名: Advances in Space Research 34 ページ: 2550-2554
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Connections between Narrow Line Seyfert 1 Galaxies and Stellar Black Hole Candidates (2004)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 ページ: 239-242
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Evolution of the Synchrotron Spectrum in Markarian 421 during the 1998 Campaign (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanihata, C., Kataoka, J., Takahashi, T., Madejski, G.M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 601 ページ: 759-770
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Large flux change duw to the intervening cold absorbers in NGC3516 (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Nogami, H.Negoro, S.Hong, T.Mihara
  • 雑誌名: Nuclear Physics B 132 ページ: 209-212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optical Identification of the ASCA Lynx Deep Survey : An Association of Quasi-Stellar Objects and a Supercluster at Z=1.3? (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Ohta et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 598 ページ: 210-215
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-ray Variability of AGNs and its Use as a Black Hole Scale Measure (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Hayashida
  • 雑誌名: Coevolution of Black Holes and Galaxies, from the Carnegie Observatories Centennial Symposia, http://www.ociw.edu/ociw/symposia/series/symposium1/proceedings.html
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] X-ray measurements of the dark matter distribution in clusters of galaxies with Chandra (2004)
  • 著者名/発表者名: Katayama, H., Hayashida, K.
  • 雑誌名: Advances in Space Research Vo.34 ページ: 2519-2524
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Hard X-ray polarimeter for small satellite : design, feasibility study, and ground experiments (2004)
  • 著者名/発表者名: Hayashida, K. et al.
  • 雑誌名: Proccedings of SPIE 5501 ページ: 44-55
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Soft x-ray response of x-ray CCD camera XIS onboard Astro-E2 (2004)
  • 著者名/発表者名: Hayashida, K. et al.
  • 雑誌名: Proccedings of SPIE 5488 ページ: 73-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Study of X-Ray Sources in the Central Region of NGC 1569 with Chandra (2004)
  • 著者名/発表者名: Heike, K., Awaki, H., Hayashida, K., Weaver, K.A
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement vol.155 ページ: 335-336
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Discovery of Short-Timescale Variability of Seyfert 2 Galaxy NGC 6300 with XMM-Newton (2004)
  • 著者名/発表者名: Awaki, H., Murakami, H.Leighly, K.M., Matsumoto, C., Hayashida, K., Grupe, D
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement vol.155 ページ: 311-312
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Spectral Statistics and Luminosity Function of a Hard X-Ray Complete Sample of Brightest AGNs (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki, K., Miyaji, T., Ishisaki, Y., Ueda, Y., Ogasaka, Y., Hayashida, K., Awaki, H
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement vol.155 Supplement ページ: 417-418
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Accretion and Outflow in the Active Galactic Nucleus and Starburst of NGC 5135 (2004)
  • 著者名/発表者名: Levenson, N.A., Weaver, K.A., Heckman, T.M., Awaki, H., Terashima, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vo.602 ページ: 135-147
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An XMM-Newton Observation of the Seyfert 2 Galaxy NGC 6300. I. The Nucleus (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, C, Nava, A., Maddox, L., Leighly, K.., Grupe, Dirk, Awaki, H., Ueno, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.617 ページ: 930-938
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Deconstructing NGC 7130 (2004)
  • 著者名/発表者名: Levenson, N.A., Weaver, K.A., Heckman, T.M., Awaki, H., Terashima, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.618 ページ: 167-177
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Limit cycles of accretion disks in the Rapid Burster and GRS 1915+105 (2004)
  • 著者名/発表者名: Inoue, H.
  • 雑誌名: Advances in Space Research Vol.34 ページ: 2550-2554
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Connections between Narrow Line Seyfert 1 Galaxies and Stellar Black Hole Candidates (2004)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement Vol.155 ページ: 239-242
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evolution of the Synchrotron Spectrum in Markarian 421 during the 1998 Campaign (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanihata, C., Kataoka, J., Takahashi, T., Madejski, G.M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.601 ページ: 759-770
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Large flux change duw to the intervening cold absorbers in NGC3516 (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Nogami, H.Negoro, S.Hong, T.Mihara
  • 雑誌名: Nuclear Physics B Vol.132 ページ: 209-212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optical Identification of the ASCA Lynx Deep Survey : An Association of Quasi-Stellar Objects and a Supercluster at z=1.3? (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Ohta et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.598 ページ: 210-215
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Implications of Variability Patterns Observed in TeV Blazars on the Structure of the Inner Jet (2003)
  • 著者名/発表者名: C.Tanihata, T.Takahashi, J.Kataoka, GM.Madejski
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.584,Issue1 ページ: 153-163
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Chandra discovery of an X-ray jet and lobes in 3C 15 (2003)
  • 著者名/発表者名: J.Kataoka et al.
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics Vol.410 ページ: 833-845
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Discovery of Bright Variable X-Ray Sources in NGC 1569 with Chandra (2003)
  • 著者名/発表者名: K.Heike, H.Awaki, Y.Misao, K.Hayashida, K.A.Weaver
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.591 ページ: L99-L102
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ASCA Observation of Unusually X-Ray-Hard Radio-Quiet QSO Kaz102 (2003)
  • 著者名/発表者名: T.Miyaji et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan Vol.55 ページ: L11-L15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Another Interpretation of the Disk-Line Profile for the Seyfert 1 Galaxy MCG-6-30-15 (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Inoue, C.Matsumoto
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan Vol.55 ページ: 625-629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Implications of Variability Patterns Observed in TeV Blazars on the Structure of the Inner Jet (2003)
  • 著者名/発表者名: C.Tanihata, T.Takahashi, J.Kataoka, G.M.Madejski
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.584 ページ: 153-163
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Iron Line Properties of the Seyfert 1 Galaxy MCG-6-30-15 Observed with ASCA (2003)
  • 著者名/発表者名: C.Matsumoto, H.Inoue, A.C.Fabian, K.Iwasawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 55.3 ページ: 615-623
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Iron Line Properties of the Seyfert 1 Galaxy MCG-6-30-15 Observed with ASCA (2003)
  • 著者名/発表者名: C.Matsumoto, H.Inoue, A.C.Fabian, K.Iwasawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan Vol55, No.3 ページ: 615-623
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Origin of the "Disk-Line" Feature in the X-Ray Energy Spectrum of a Seyfert Galaxy, NGC 4151 (2002)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, H.Inoue, T.Dotani
  • 雑誌名: Publication of the Astronomical Society of Japan Vol.54,No.3 ページ: 373-386
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] On the nature of X-ray variability in Ark 564 (2002)
  • 著者名/発表者名: M.Gliozzi, W.Brinkmann, C.Rath, I.E.Papadakis, H.Negoro, H.Scheingraber
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics Vol.391 ページ: 875-886
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Log-Normal Distributions in Cygnus X-1 : Possible Physical Link with Gamma-Ray Bursts and Blazars (2002)
  • 著者名/発表者名: H.Negoro, S.Mineshige
  • 雑誌名: Publication of the Astronomical Society of Japan Vol.54,No.5 ページ: L69-L72
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] RXTE observations of 3C 273 between 1996 and 2000 : variability time-scale and jet power (2002)
  • 著者名/発表者名: J.Kataoka et al.
  • 雑誌名: Monthly Notice of the Royal Astronomical Society Vol.336;Issue3 ページ: 932-944
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ブレーザーの多波長同時観測と粒子加速への示唆 (2002)
  • 著者名/発表者名: 片岡淳, 高橋忠幸, 谷畑千春, 窪秀利
  • 雑誌名: 天文月報 95巻8号 ページ: 373-380
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Observation of Gamma Rays Greater than 10 TeV from Markarian 421 (2002)
  • 著者名/発表者名: K.Okumura et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 579 ページ: L.9-L.12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Origin of the "Disk-Line" Feature in the X-Ray Energy Spectrum of a Seyfert Galaxy, NGC 4151 (2002)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, H.Inoue, T.Dotani
  • 雑誌名: Publication of the Astronomical Society of Japan Vol.54, No.3 ページ: 373-386
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] On the nature of X-ray variability in Ark 564 (2002)
  • 著者名/発表者名: M.Gliozzi, W.Brinkmann, C.Rath, I.E.Papadakis, H.Negoro, H.Scheing raber
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics Vol.391 ページ: 875-886
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Log-Normal Distributions in Cygnus X-1 : Possible Physical Link with Gamma-Ray Bursts and Blazars (2002)
  • 著者名/発表者名: H.Negoro, S.Mineshige
  • 雑誌名: Publication of the Astronomical Society of Japan Vol.54, No.5 ページ: L69-L72
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] RXTE observations of 3C 273 between 1996 and 2000 : variability time-scale and jet power (2002)
  • 著者名/発表者名: J.Kataoka et al.
  • 雑誌名: Monthly Notice of the Royal Astronomical Society Vol.336 ページ: 932-944
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Observation of Gamma Rays Greater than 10 TeV from Markarian 421 (2002)
  • 著者名/発表者名: K.Okumura et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Vol.579 ページ: L.9-L.12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より