補償光学面分光によるブラックホールが銀河形成史に果たした役割の解明

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05389
• 研究機関: 尾道市立大学
• 研究代表者: 川口 俊宏 尾道市立大学, 経済情報学部, 准教授 (60433695)
• 研究分担者: 菅井 肇 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任准教授 (50291422) ; 尾崎 忍夫 国立天文台, TMT推進室, 特任研究員 (60532710)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ブラックホール / 銀河 / 共進化 / ガス噴出 / 輝線 / スペクトル / 面分光 / 可視光観測

研究実績の概要

銀河中心の巨大ブラックホール周辺からのガス噴出流が母銀河での星形成活動を抑制する(フィードバック) 現象が提唱されている。この仮説を検証するため我々は、可視光[O III] 輝線の短波長側へ顕著に裾を引く天体のサンプルの中で最も近傍に居る天体について、すばる望遠鏡の補償光学機能と可視光面分光装置を用いて観測を行った。観測した狭輝線1 型セイファート銀河2 天体のうちIRAS 04576+0912 については、[S II]6716,6731A輝線を用いて高速(約900 km/s) で高密度(3000/cc 以上) のガス噴出を発見し、査読付き科学雑誌に論文として発表した(Kawaguchi et al. 2018)。
さらに、ブラックホールのごく近傍から放たれる連続光や水素原子が放つ輝線スペクトルをモデル化し、視野内の各場所のスペクトルから差し引く手法を開発した。時間的な制約のためにまだ手法の確立には至っていないものの、差し引く手法を作成したことで、視野内の各場所でのガスの運動やガス密度を計測する段階へ進む準備ができた。また、平成30年12月には、Very Large Telescope(ヨーロッパ南天文台) に提案していた追加観測計画が採択され、今後の研究発展へ繋がった。
また、活動銀河核のX線スペクトルに見られる鉄の蛍光輝線の散乱光--コンプトンショルダー--の強度が、散乱ガスの金属量に敏感であることを明らかにし、欧文査読誌に論文として発表した。つまり、観測されるスペクトルから、ブラックホール周辺数10パーセクスケールでの金属汚染(星形成史の蓄積)を計測できることを意味する。
これらの成果を論文発表の他、学会年会や研究会において、招待講演4件(内1件は国際会議)、一般講演6件(内2件は国際会議)、談話会2件で発表した。

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

これまでに得た研究成果は、欧文査読誌で発表した他、投稿し現在審査中であるものも数編ある。また、学会年会や研究会において招待講演5件(内1件は国際研究会)、一般講演11件(内3件は国際研究会)、談話会3件で発表しており、十分な成果を挙げていると考えている。

今後の研究の推進方策

ブラックホールのごく近傍から放たれる連続光や水素原子が放つ輝線スペクトルをモデル化し、視野内の各場所のスペクトルから差し引く手法の開発を続け、確立させる。すばる望遠鏡で得たデータ全ての解析と論文発表を進める。
また、Very Large Telescope(ヨーロッパ南天文台)の新装置MUSE/Narrow-Field-Modeで得るデータの解析も進め、各位置でのスペクトルフィットを銀河回転とガス噴出に成分分離して行うことで、銀河中心部のガス動力学を得る。その結果、銀河中心部での重力ポテンシャルが求まる。これと、不フィットから求まるガス噴出速度の比較から、(1) より外まであふれ出るガス噴出なのか、中心部へいずれ落下するガスの流れなのか、(2) 噴出ガスの運動量・運動エネルギーは重力ポテンシャルに対抗して周りのガスを吹き飛ばせるだけ大きいか、(3) ブラックホール噴出流が銀河での星形成(銀河進化)へどれだけ影響を与えうるのか定量的に明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

次年度に研究集会開催を2件予定しているため、開催費用を用意するために、出張の際に旅費補助を申請するなどして節約した。
次年度は予定通り研究集会を開催しつつ研究計画も速やかに進め、成果を論文などで発表する。

備考

信州大学　談話会 (8月) 川口 俊宏
宇宙科学研究所　宇宙物理談話会 (11月) 川口 俊宏
大阪市立大学　談話会 (11月) 川口 俊宏

研究成果

• [国際共同研究] Observatoire de Lyon(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Observatoire de Lyon
• [国際共同研究] Leibniz Institute for Astrophysics(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Leibniz Institute for Astrophysics
• [国際共同研究] SISSA(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: SISSA
• [雑誌論文] Discovery of Extreme Ionized-gas Outflow in an AKARI-selected Ultra-luminous Infrared Galaxy at z=0.5 (2019)
  • 著者名/発表者名: X. Chen, M. Akiyama, H. Noda, A.’Uf, Y. Toba, I. Yamamura, T. Kawaguchi, M. Kokubo and K. Ichikawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 29
  • DOI: 10.1093/pasj/psz002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The New Numerical Galaxy Catalogue (ν^2 GC): Properties of Active Galactic Nuclei and Their Host Galaxies (2019)
  • 著者名/発表者名: Hikari Shirakata, Takashi Okamoto, Toshihiro Kawaguchi, Masahiro Nagashima, Tomoaki Ishiyama, Ryu Makiya, Masakazu A. R. Kobayashi, Motohiro Enoki, Taira Oogi, and Katsuya Okoshi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 482 ページ: 4846-4873
  • DOI: 10.1093/mnras/sty2958
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of the First Low-luminosity Quasar at z > 7 (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuoka, M. Onoue, N. Kashikawa, M.A. Strauss, K. Iwasawa, C.-H. Lee, M. Imanishi, T. Nagao, M. Akiyama, N. Asami, J. Bosch, H. Furusawa, T. Goto, J. E. Gunn, Y. Harikane, H. Ikeda, T. Izumi, T. Kawaguchi, 他30名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 872 ページ: 2
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab0216
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Application of Clumpy Torus Model to Broadband X-ray Spectra of Two Seyfert 1 Galaxies: IC 4329A and NGC 7469 (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Ogawa, Y. Ueda, S. Yamada, A. Tanimoto, and T. Kawaguchi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 875 ページ: 115
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0e08
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). IV. Discovery of 41 Quasars and Luminous Galaxies at 5.7 < z < 6.9 (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka, Y. Iwasawa, K. Onoue, M. Kashikawa, N. Strauss, M.A. Lee, C.-H. Imanishi, M. Nagao, T. Akiyama, M. Asami, N. Bosch, J. Furusawa, H. Goto, T. Gunn, J. E. Harikane, Y. Ikeda, H. Izumi, T. Kawaguchi, T. 他29名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement 巻: 237 ページ: 5
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aac724
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Imaging Extended Emission-Line Regions of Obscured AGN with the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey (2018)
  • 著者名/発表者名: Ai-Lei Sun, Jenny E. Greene, Nadia L. Zakamska, Andy Goulding, Michael Strauss, Song Huang, Sean Johnson, Toshihiro Kawaguchi, Yoshiki Matsuoka, Alisabeth A. Marsteller, Tohru Nagao, Yoshiki Toba
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 480 ページ: 2302-2323
  • DOI: 10.1093/mnras/sty1394
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A 100-pc Scale, Fast and Dense Outflow in Narrow-Line Seyfert 1 Galaxy IRAS 04576+0912 (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro KAWAGUCHI, Shinobu OZAKI, Hajime SUGAI, Kazuya MATSUBAYASHI, Takashi HATTORI, Atsushi SHIMONO, Kentaro AOKI, Yutaka HAYANO, Yosuke MINOWA, Kazuma MITSUDA and Yasuhito HASHIBA
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 93
  • DOI: 10.1093/pasj/psy089
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with The Subaru HSC (WERGS).I: The Optical Counterparts of FIRST Radio Sources (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita, T. Nagao, M. Akiyama, W. He, H. Ikeda, M. Tanaka, M. Niida, M. Kajisawa, Y. Matsuoka, K. Nobuhara, C.-H. Lee, T. Morokuma, Y. Toba, T. Kawaguchi and A. Noboriguchi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 866 ページ: 140
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aae1ac
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Compton Shoulder Diagnostics in Active Galactic Nuclei for Probing the Metalicity of the Obscuring Compton-Thick Tori (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Hikitani, M. Ohno, Y. Fukazawa, T. Kawaguchi and H. Odaka
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 867 ページ: 80
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aae1fe
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). V. Quasar Luminosity Function and Contribution to Cosmic Reionization at z = 6 (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuoka, M.A. Strauss, N. Kashikawa, M. Onoue, K. Iwasawa, J.-J. Tang, C.-H. Lee, M. Imanishi, T. Nagao, M. Akiyama, N. Asami, J. Bosch, H. Furusawa, T. Goto, J.E. Gunn, Y. Harikane, H. Ikeda, T. Izumi, T. Kawaguchi, 他29名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 869 ページ: 150
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaee7a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Image slicer module for Wide Field Optical Spectrograph (WFOS) (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Ozaki, M. Satoshi, T. Tsuzuki, Jason R. Fucik
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 10702 ページ: 107028M
  • DOI: 10.1117/12.2309324
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Design of an integral field unit for SWIMS and its milling process fabrication with an ultra-high precision machine tool (2018)
  • 著者名/発表者名: Kono, Yukihiro; Yamagata, Yutaka; Morita, Shin-ya; Motohara, Kentaro; Ozaki, Shinobu; Tsuzuki, Toshihiro; Takahashi, Hidenori; Kitagawa, Yutaro; Konishi, Masahiro; Kato, Natsuko M.; Terao, Yasunori; Ohashi, Hirofumi; Kushibiki, Kosuke
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 10706 ページ: 107063F
  • DOI: 10.1117/12.2312351
  • オープンアクセス
• [学会発表] Fast and Dense Outflow from Active Galactic Nuclei with High Gas Accretion Rates (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaguchi
  • 学会等名: Dynamics and physics of outflows in protostellar disks and active galactic nuclei
  • 国際学会
• [学会発表] 巨大ブラックホール天体からの広波長放射モデル (2019)
  • 著者名/発表者名: 川口 俊宏
  • 学会等名: 高感度・広帯域X線観測で探るブラックホール降着現象の物理
  • 招待講演
• [学会発表] クランピートーラスからの X 線スペクトルモデルのセイファート 1 型銀河への適用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小川翔司, 上田佳宏, 山田智史, 谷本敦, 川口俊宏
  • 学会等名: 日本天文学会 春季年会
• [学会発表] 準解析的モデルによるAGN自己相関の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大木平, 白方光, 長島雅裕, 川口俊宏, 岡本崇, 石山智明
  • 学会等名: 日本天文学会 春季年会
• [学会発表] Performances of FOCAS IFU (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Ozaki
  • 学会等名: Subaru Users' meeting
  • 国際学会
• [学会発表] スライサー型面分光ユニットを開発してみて (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 忍夫
  • 学会等名: 第８回 可視赤外線装置技術ワークショップ
• [学会発表] クランピートーラスモデル概観 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口 俊宏
  • 学会等名: AGNトーラスミニ研究会
• [学会発表] コンプトショルダーを用いた X線反射モデルによる活動銀河核トーラスの物理状態推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 挽谷 政弥，大野 雅功，深沢 泰司，川口 俊宏
  • 学会等名: 2018年度応用物理・物理系学会中国四国支部 合同学術講演会
• [学会発表] Infrared properties of optically-faint radio galaxies/quasars discovered by Subaru/HSC and FIRST (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Toba , T. Yamashita , T. Nagao, W.-H. Wang, Y. Ueda, Toshihiro Kawaguchi
  • 学会等名: IAU Focus Meeting FM3 "Radio Galaxies: Resolving the AGN phenomenon"
  • 国際学会
• [学会発表] クランピートーラスからの X 線スペクトルモデルと NuSTAR data への適用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷本敦、上田佳宏、山田智史、小高裕和、川口俊宏、深沢泰司
  • 学会等名: 日本天文学会 秋期年会
• [学会発表] 活動銀河核のEddington比分布の赤方偏移進化に関する準解析的銀河形成モデルを用いた研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 白方光, 川口俊宏, 岡本崇, 大木平
  • 学会等名: 日本天文学会 秋期年会
• [学会発表] 高光度赤外線銀河NGC5135が持つ活動銀河核の広帯域X線スペクトル解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山田智史, 上田佳宏, 谷本敦, 小高裕和, 川口俊宏, 深沢泰司
  • 学会等名: 日本天文学会 秋期年会
• [学会発表] 弱い広輝線が母銀河でのフィードバック現象の検証に影響を与える可能性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口 俊宏, 尾崎 忍夫, 菅井 肇, 松林 和也, 服部 尭, 下農 淳司, 美濃和 陽典, 早野 裕, 青木 賢太郎, 満田 和真
  • 学会等名: 日本天文学会 秋期年会
• [学会発表] A 100-pc Scale, Fast and Dense Outflow in a Super-Eddington Accreting Active Galactic Nucleus (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaguchi
  • 学会等名: Breaking the limits 2018: Super-Eddington accretion onto compact objects
  • 国際学会
• [学会発表] 巨大ブラックホールが宇宙の歴史に果たした影響のすばる望遠鏡を用いた計測の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口 俊宏
  • 学会等名: すばる望遠鏡 Hyper Suprime-Cam と ALMA で挑むクエーサー研究
  • 招待講演
• [学会発表] Some Aspects of Super-Eddington Accreting AGNs; Illumination and the Feedback Process (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaguchi
  • 学会等名: Slim Accretion Disks Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高ガス降着率活動銀河核からのガス噴出の面分光による研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口 俊宏
  • 学会等名: 天体形成研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Estimation of the physical condition of the torus in active galactic nuclei by a modeling of the Compton shoulder in the reflected X-ray spectrum (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Hikitani, M. Ohno, Y. Fukazawa, T. Kawaguchi and H. Odaka
  • 学会等名: 日中X線宇宙物理国際会議
  • 国際学会
• [学会発表] 高いガス降着率を持つ活動銀河核からの高速・高密度ガス噴出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口 俊宏
  • 学会等名: Workshop of Theoretical Astronomy 2018
• [学会発表] FOCAS 用イメージスライサー型 面分光ユニット ファーストライト報告 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 忍夫
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [備考] すばる望遠鏡 FOCAS IFU合宿型研究会 開催
  • URL: http://www.onomichi-u.ac.jp/attributes/topics2014.html/2018082000014/
• [備考] 全国同時七夕講演会 in 尾道 開催
  • URL: http://www.onomichi-u.ac.jp/attributes/topics2014.html/2018080700015/
• [備考] サマースクール「コンパクト天体基礎講座」 開催
  • URL: http://maxim.phys.cst.nihon-u.ac.jp/compact2019/