(サブ)ミリ波による合体銀河中の塵に埋もれたエネルギー源診断法の確立

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05030
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 今西 昌俊 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (00311176)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 超巨大ブラックホール / サブミリ波 / 赤外線銀河 / 分子ガス / 活動銀河中心核 / 星生成 / 合体銀河 / 化学組成

研究実績の概要

太陽の1000億倍以上もの光度を赤外線で放射している合体赤外線銀河は、強力なエネルギー源が塵の向こう側に隠されて存在する天体である。エネルギー源としては、星生成活動(活発に生成される星内部で生じる核融合反応によるエネルギー生成)、及び、活動銀河中心核(AGN)活動(太陽の100万倍以上の質量の超巨大ブラックホールへ物質が落ち込む際の重力エネルギーを放射に変換して明るく輝く活動)が考えられる。しかしながら、塵を豊富に持つ合体赤外線銀河では、サイズ的に小さなAGNが塵の奥深くにすぐに埋もれてしまい、観測的に見つけ出すことが困難になるという大きな問題がある。本研究では、塵吸収の影響の小さなサブミリ波に基づく観測から、見つけるのが難しい埋もれたAGNの役割を正しく評価する独自の手法を確立させることを目標とする。
2019年度は、以下の研究成果を出すことができ、2本の主著査読論文として成果を世界に公表した。
(1) ALMAを用いて合体赤外線銀河の空間分解した高密度分子ガス輝線の観測を行い、期待通り、大部分の天体で、AGNが存在するであろう銀河中心核でAGNのサインが見られることを確認した。以前の赤外線観測からAGNの存在が言われていた合体赤外線銀河に加えて、そうでない天体でも同じ傾向が見られ、塵吸収の影響が極めて小さなサブミリ波で初めて見つかる、銀河中心核の非常に奥深くに埋もれた活動的な超巨大ブラックホールの存在を示した。
(2) すばる望遠鏡を用いて、赤外線の多波長で、合体銀河の高空間分解能の撮像観測を実施した。塵に埋もれた複数の活動的な超巨大ブラックホールのサインをいくつかの天体で検出し、合体銀河の数値計算の予言通り、より大質量の超巨大ブラックホールの方が、小質量のものよりも物質を盛んに飲み込んで活動的であることを定量的に明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] Princeton University/Steward Observatory/California Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Princeton University/Steward Observatory/California Institute of Technology
  • 他の機関数: 11
• [国際共同研究] Purple Mountain Observatory/Pekin University/Yunnan Observatories(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Purple Mountain Observatory/Pekin University/Yunnan Observatories
  • 他の機関数: 5
• [国際共同研究] University College London/University of Oxford/University of Southampton(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University College London/University of Oxford/University of Southampton
  • 他の機関数: 5
• [国際共同研究] Observatorio de Madrid/Universidad de La Laguna/University de BarCelona(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Observatorio de Madrid/Universidad de La Laguna/University de BarCelona
  • 他の機関数: 4
• [国際共同研究] ESO/MPIA/MPE(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ESO/MPIA/MPE
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 16
• [雑誌論文] Subaru Infrared Adaptive Optics-assisted High-spatial-resolution Imaging Search for Luminous Dual Active Galactic Nuclei in Nearby Ultraluminous Infrared Galaxies (2020)
  • 著者名/発表者名: Imanishi Masatoshi、Kawamuro Taiki、Kikuta Satoshi、Nakano Suzuka、Saito Yuriko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 891 ページ: 140 (16pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab733e
  • 査読あり
• [雑誌論文] A CO molecular gas wind 340 pc away from the Seyfert 2 nucleus in ESO 420-G13 probes an elusive radio jet (2020)
  • 著者名/発表者名: Fernandez-Ontiveros J. A.、Dasyra K. M.、Hatziminaoglou E.、Malkan M. A.、Pereira-Santaella M.、Papachristou M.、Spinoglio L.、Combes F.、Aalto S.、Nagar N.、Imanishi M.、Andreani P.、Ricci C.、Slater R.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 633 ページ: A127 (1～12)
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201936552
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The MBHBM Project. I. Measurement of the Central Black Hole Mass in Spiral Galaxy NGC 3504 Using Molecular Gas Kinematics (2020)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Dieu D.、 den Brok Mark、 Seth Anil C.、 Davis Timothy A.、 Greene Jenny E.、 Cappellari Michelle、 Jensen Joseph B.、 Thater Sabine、 Iguchi Satoru、 Imanishi Masatoshi、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 892 ページ: 68 (22pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab77aa
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The MALATANG Survey: Dense Gas and Star Formation from High Transition HCN and HCO+ maps of NGC 253 (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiang Xue-Jian、Greve Thomas R、Gao Yu、Zhang Zhi-Yu、Tan Qinghua、de Grijs Richard、Ho Luis C、et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: in press ページ: 1276～1296
  • DOI: 10.1093/mnras/staa794
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Searching for molecular gas in/outflows in the nuclear regions of five Seyfert galaxies (2020)
  • 著者名/発表者名: Dominguez-Fernandez A. J.、 Alonso-Herrero A.、 Garcia-Burillo S.、 Davies R. I.、 Usero A.、 Labiano A.、 Levenson N. A.、 Pereira-Santaella M.、 Imanishi M.、 Ramos Almeida C.、Rigopoulou D.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Spatially Resolved Dense Molecular Gas Survey of Nearby Ultraluminous Infrared Galaxies (2019)
  • 著者名/発表者名: Imanishi Masatoshi、Nakanishi Kouichiro、Izumi Takuma
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 241 ページ: 19 (34pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab05b9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminosity Ratio between [O iv] 25.89 μm Line and Nuclear Continuum 12 μm as a Diagnostic for “Buried” AGNs (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada Satoshi、Ueda Yoshihiro、Tanimoto Atsushi、Kawamuro Taiki、Imanishi Masatoshi、Toba Yoshiki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 876 ページ: 96 (6pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab14f0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lyα view around a z = 2.84 hyperluminous QSO at a node of the cosmic web (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuta Satoshi、Matsuda Yuichi、Cen Renyue、Steidel Charles C、Yagi Masafumi、Hayashino Tomoki、Imanishi Masatoshi、Komiyama Yutaka、Momose Rieko、Saito Tomoki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: L2 (1～6)
  • DOI: 10.1093/pasj/psz055
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nuclear molecular outflow in the Seyfert galaxy NGC 3227 (2019)
  • 著者名/発表者名: Alonso-Herrero A.、Garcia-Burillo S.、Pereira-Santaella M.、Davies R. I.、Combes F.、Vestergaard M.、Raimundo S. I.、Bunker A.、Diaz-Santos T.、Gandhi P.、Garcia-Bernete I.、Hicks E. K. S.、Honig S. F.、Hunt L. K.、Imanishi M.、et al.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 628 ページ: A65 (17pp)
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201935431
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). VI. Black Hole Mass Measurements of Six Quasars at 6.1 < z < 6.7 (2019)
  • 著者名/発表者名: Onoue Masafusa、Kashikawa Nobunari、Matsuoka Yoshiki、Kato Nanako、Izumi Takuma、Nagao Tohru、Strauss Michael A.、Harikane Yuichi、Imanishi Masatoshi、Ito Kei、Iwasawa Kazushi、Kawaguchi Toshihiro、Lee Chien-Hsiu、Noboriguchi Akatoki、Suh Hyewon、Tanaka Masayuki、Toba Yoshiki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 880 ページ: 77 (15pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab29e9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A NuSTAR and XMM-Newton Study of the Two Most Actively Star-forming Green Pea Galaxies (SDSS J0749+3337 and SDSS J0822+2241) (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawamuro Taiki、Ueda Yoshihiro、Ichikawa Kohei、Imanishi Masatoshi、Izumi Takuma、Tanimoto Atsushi、Matsuoka Kenta
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 881 ページ: 48 (10pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2bf6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Chandra and ALMA study of X-ray-irradiated gas in the central ~100 pc of the Circinus galaxy (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawamuro Taiki、Izumi Takuma、Imanishi Masatoshi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 68 (1～19)
  • DOI: 10.1093/pasj/psz045
  • 査読あり
• [雑誌論文] No signs of star formation being regulated in the most luminous quasars at z ~ 2 with ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Schulze Andreas、Silverman John D、Daddi Emanuele、Rujopakarn Wiphu、Liu Daizhong、Schramm Malte、Mainieri Vincenzo、Imanishi Masatoshi、Hirschmann Michaela、Jahnke Knud
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 488 ページ: 1180～1198
  • DOI: 10.1093/mnras/stz1746
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). X. Discovery of 35 Quasars and Luminous Galaxies at 5.7 < z < 7.0 (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Yoshiki、Iwasawa Kazushi、Onoue Masafusa、Kashikawa Nobunari、Strauss Michael A.、Lee Chien-Hsiu、Imanishi Masatoshi、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 883 ページ: 183 (15pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3c60
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). VIII. A less biased view of the early co-evolution of black holes and host galaxies (2019)
  • 著者名/発表者名: Izumi Takuma、Onoue Masafusa、Matsuoka Yoshiki、Nagao Tohru、Strauss Michael A、Imanishi Masatoshi、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 111 (1～21)
  • DOI: 10.1093/pasj/psz096
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Second data release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2019)
  • 著者名/発表者名: Aihara Hiroaki、AlSayyad Yusra、Ando Makoto、Armstrong Robert、Bosch James、Egami Eiichi、Furusawa Hisanori、Furusawa Junko、Goulding Andy、Harikane Yuichi、Hikage Chiaki、Ho Paul T P、Hsieh Bau-Ching、Huang Song、Ikeda Hiroyuki、Imanishi Masatoshi、et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 114 (1～25)
  • DOI: 10.1093/pasj/psz103
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] すばる望遠鏡赤外線多色撮像観測による合体銀河中の複数AGNの探査 (2020)
  • 著者名/発表者名: 今西昌俊、川室太希、菊田智史、中野すずか、済藤祐理子
  • 学会等名: 日本天文学会 2020年春季年会
• [学会発表] ALMAによる近傍活動銀河核NGC 7469中心領域の熱源診断 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中野すずか、泉拓磨、今西昌俊、中西康一郎、河野孝太郎、川室太希、馬場俊介、中井直正、高野秀路、原田ななせ、松下聡樹
  • 学会等名: 日本天文学会 2020年春季年会
• [学会発表] Gaia DR2 と分光観測による高速度星の運動の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉岡岳洋、渥美直也、宇野孔起、杣津萌、松田有輝、齋藤駿也、品川玲央、丹羽綾子、松井瀬奈、水越翔一郎、松野允郁、今西昌俊、川室太希、美濃和陽典
  • 学会等名: 日本天文学会 2020年春季年会
• [学会発表] ALMA spatially-resolved dense molecular line observations of nearby ultraluminous infrared galaxies (2019)
  • 著者名/発表者名: Imanishi Masatoshi
  • 学会等名: Behind the Curtain of Dust III - The Multi-Wavelength View of the Dust Enshrouded Evolution of Galaxies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALMA dense molecular gas survey of nearby ultraluminous infrared galaxies (2019)
  • 著者名/発表者名: Imanishi Masatoshi
  • 学会等名: Views on the ISM in galaxies in the ALMA era
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular gas around actively mass-accreting supermassive black holes (2019)
  • 著者名/発表者名: Imanishi Masatoshi
  • 学会等名: next generation VLA workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Luminous buried AGNs in merging ultraluminous infrared galaxies revealed with Subaru and ALMA (2019)
  • 著者名/発表者名: Imanishi Masatoshi
  • 学会等名: SUBARU TELESCOPE 20TH ANNIVERSARY ー Optical & Infrared Astronomy for the Next Decade ー
  • 国際学会
• [学会発表] 超高光度赤外線銀河IRAS 17208－0014の「あかり」・ALMA観測の比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 馬場俊介、今西昌俊、泉拓磨、中川貴雄、磯部直樹、道井亮介、大西崇介
  • 学会等名: 日本天文学会 2019年秋季年会
• [学会発表] 衝撃波トレーサー分子の高空間分解能観測で探る活動銀河核の特異なHCN/HCO+輝線強度比の起源 (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷口暁星、中島拓、田村陽一、高野秀路、濤崎智佳、河野孝太郎、原田ななせ、泉拓磨、今西昌俊
  • 学会等名: 日本天文学会 2019年秋季年会