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2017 年度 実施状況報告書

X線精密分光とスペクトル変動観測による巨大ブラックホールと銀河の共進化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05296
研究機関愛媛大学

研究代表者

寺島 雄一  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (20392813)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードブラックホール / X線分光 / 宇宙プラズマ
研究実績の概要

「ひとみ」衛星搭載軟X線分光器による観測を行い、ペルセウス座銀河団の精密分光データの解析を進めた。まず、ペルセウス座銀河団の中心銀河NGC 1275の中心部に存在する巨大ブラックホールの周辺物質からの鉄蛍光輝線の精密分光データをもとに、物質の運動状態を決定した。これにより、ブラックホール周辺物質の存在する領域が銀河中心部から1.6キロパーセク以内であることを明らかにした。この領域は、活動銀河核で中心部を隠す分子トーラスとよばれる構造か、中心から数100パーセク程度の領域に存在する中心核周辺円盤に対応するものである。このようなブラックホール周辺物質の精密分光観測は世界初の結果である。
また、同じ観測データを用い、銀河団内の高温プラズマからのX線放射の解析も進めた。銀河団プラズマはほぼ衝突電離平衡状態にあり、熱的プラズマからの放射過程を理解する基礎となる。この精密分光データ解析から、熱的プラズマの観測的特徴、元素組成、運動状態、温度分布について調べ結果を発表した。また、原子物理的な検討を行い、プラズマ放射コードの現状についてまとめた。これらの結果は、今後ブラックホール周辺物質に見られる光電離プラズマとの比較をする基礎になるものでもある。さらに、中心の巨大ブラックホールからの高速アウトフローは、銀河団スケールに影響を及ぼし高音ガスの乱流速度を増しているが、その程度は大きくなく、速度分散の大きなガスでも200 km/s程度であることを明らかにした。
X線精密分光と並行して、相補的な観測として、X線/可視光/赤外線の広視野サーベイデータを用い、遠方(赤方偏移4程度)の巨大ブラックホール(クェーサー)や、吸収を受けた巨大ブラックホールの探索を行った。これにより、可視光で暗くX線で明るく見える天体内部の吸収物質について考察した。

現在までの達成度 (区分)
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

「ひとみ」衛星搭載軟X線分光器を用い、ペルセウス座銀河団中心に存在する巨大ブラックホール周辺物質のの精密分光を行うとともに、銀河団ガスの運動学的解析や巨大ブラックホールからのアウトフローの影響を観測的に明らかにすることができている。また、プラズマ分光データは、衝突電離平衡状態にあるガスと、ブラックホール周辺で期待される光電離プラズマの区別をする基礎となるものである。一方、「ひとみ」衛星による巨大ブラックホールの観測は計画通りには進められなかったが、得られたデータを多角的に解析するとともに、相補的に用いることができる多波長データを併用することで、当初の目的の巨大ブラックホールからのアウトフローと、母銀河やその外部の銀河団環境へのフィードバック過程の研究を進めることができている。

今後の研究の推進方策

引き続き巨大ブラックホール周辺物質の観測と、ブラックホール周辺環境への影響の観測的研究を進める。特に、巨大ブラックホールからのX線の強度変動の要因の一つと考えらている、吸収物質の運動に伴う吸収量の時間変化に着目したデータ解析を行う。このさい、多くの事例を研究するため、これまでに各種X線天文衛星で得られた大量のアーカイブデータも利用し、アウトフローガスなどの視線上の吸収物質の時間変化などに着目した解析を進める。また、X線分光データを補うため、可視光、紫外線、赤外線といった多波長データも併用し、吸収物質の性質やダイナミクスを探る研究を進める。これらの結果を総合し、本研究計画の最終年度にはブラックホールからのアウトフローが周辺環境におよぼす影響を総括し、銀河と中心核ブラックホールの供進化過程を解明を目指す。

次年度使用額が生じた理由

次年度に本研究課題の成果を発表するのに適切なテーマの国際会議がフランスで開催されることがわかったため、当初の予定に加えて、そのための海外旅費の一部に充てる予定である。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 16件、 査読あり 16件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] NASA/University of Maryland/Princeton University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NASA/University of Maryland/Princeton University
  • [国際共同研究] University of Cambridge/University of Southampton/University of Durham(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge/University of Southampton/University of Durham
  • [国際共同研究] Academia Sinica(台湾)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Academia Sinica
  • [国際共同研究] SRON(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      SRON
  • [雑誌論文] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5-0.92018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: id.38(1-16)

    • DOI

      10.1093/pasj/psy027

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Suzaku Observations of Heavily Obscured (Compton-thick) Active Galactic Nuclei Selected by the Swift/BAT Hard X-Ray Survey2018

    • 著者名/発表者名
      Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Kawamuro Taiki、Ricci Claudio、Awaki Hisamitsu、Terashima Yuichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 853 ページ: 146(26pp)

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaa47c

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster observed with Hitomi*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 9(1-32)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx138

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurements of resonant scattering in the Perseus Cluster core with Hitomi SXS*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 10(1-29)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx127

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature structure in the Perseus cluster core observed with Hitomi*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 11(1-30)

    • DOI

      10.1093/pasj/psy004

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atomic data and spectral modeling constraints from high-resolution X-ray observations of the Perseus cluster with Hitomi*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 12(1-48)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx156

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hitomi observation of radio galaxy NGC?1275: The first X-ray microcalorimeter spectroscopy of Fe-Kα line emission from an active galactic nucleus*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 13(1-20)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx147

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for thermal X-ray features from the Crab nebula with the Hitomi soft X-ray spectrometer*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 14(1-17)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx072

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hitomi X-ray studies of giant radio pulses from the Crab pulsar*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 15(1-18)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx083

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hitomi observations of the LMC SNR N132?D: Highly redshifted X-ray emission from iron ejecta*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 16(1-19)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx151

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Glimpse of the highly obscured HMXB IGR?J16318-4848 with Hitomi*2018

    • 著者名/発表者名
      Hitomi collaboration
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 17(1-17)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx154

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery of H2O megamasers in obscured active galactic nuclei2017

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Aya、Miyamoto Yusuke、Nakai Naomasa、Terashima Yuichi、Okumura Taishi、Zhou Bin、Taniguchi Kotomi、Kaneko Hiroyuki、Matsumoto Naoko、Salak Dragan、Nishimura Atsushi、Ueno Saeko
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 69 ページ: L6(1-5)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx052

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster2017

    • 著者名/発表者名
      Aharonian et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 551 ページ: 478-480

    • DOI

      10.1038/nature24301

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Hyper Suprime-Cam SSP Survey: Overview and survey design2017

    • 著者名/発表者名
      Aihara et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: S4(1-15)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx066

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The quasar luminosity function at redshift 4 with the Hyper Suprime-Cam Wide Survey2017

    • 著者名/発表者名
      Akiyama et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: S34(1-28)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx091

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] X-ray-bright optically faint active galactic nuclei in the Subaru Hyper Suprime-Cam wide survey2017

    • 著者名/発表者名
      Terashima et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: S36(1-26)

    • DOI

      10.1093/pasj/psx109

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] X-ray bright optically faint AGNs found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam surveys2018

    • 著者名/発表者名
      寺島雄一・菅沼 直・秋山正幸・J. E. Greene・川口俊宏・岩澤一司・長尾 透・野田博文・鳥羽儀樹・上田佳宏・山下拓時
    • 学会等名
      日本天文学会2017年秋季年会
  • [学会発表] X-ray Bright Optically Faint AGNs2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Terashima
    • 学会等名
      Joint HSC-XXL kick-off meeting
  • [学会発表] X-Ray Bright Optically Faint AGNs Found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam Surveys2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Terashima
    • 学会等名
      The X-ray Universe 2017
  • [学会発表] X-ray/Infrared bright AGNs2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Terashima
    • 学会等名
      HSC-AGN face-to-face meeting

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-22  

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