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

2020 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プロジェクト, 特任研究員 (60532710)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 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

本研究は、補償光学面分光装置を用いて観測したデータを用いて、銀河中心部巨大ブラックホール周辺のガスの運動、特に高速のガス噴出流を計測し、銀河の形成史に果たしたブラックホールの役割を解明する計画である。
新型コロナウィルス(covid19)蔓延により当初の進展計画からはずれ込んでいるものの、高速ガス噴出領域の大きさの計測と、複数発見された輝線放射領域の分布や起源の特定を慎重に進めている。可視光データの視野全面にわたり銀河回転が検出できていることもわかり、電波帯域のCO分子輝線による銀河回転の測定と同傾向であることが確認できた。本計画での計測をもとに、銀河中心部のガス噴出流を高精度分光する観測提案をすばる望遠鏡へ提出し、Rank-Aで採択されている。また、銀河中心部のガス噴出流に関する論文3編を発表した。
銀河と巨大ブラックホールの形成史を解く準解析的構造形成モデルを用いて、巨大ブラックホールが超臨界ガス降着によって形成されてきたことを明らかにする論文を発表した。特に、宇宙年齢(赤方偏移)とブラックホール質量ごとの関数として超臨界ガス降着が起きる割合を示し、将来の観測的検証へ向けた理論予測を準備した。
2021年1月に、巨大ブラックホールへのガス供給に関するNature Astronomy誌での論文発表について、記者会見と報道発表を行った。東京大学, 筑波大学, 尾道市立大学, 国立天文台のホームページにおいて解説を公開し、読売新聞、朝日新聞、産経新聞、中国新聞、日本経済新聞などで研究成果の記事が掲載された。

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、欧文査読誌で複数発表してきた他、学会年会や国内外の研究会において招待講演6件(内1件は国際研究会)、一般講演13件(内3件は国際研究会)、談話会3件などで発表しており、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

すばる望遠鏡とVery Large Telescopeで得た全観測データの解析をさらに進め、銀河中心部のガス動力学を明らかにする。それらを通じて、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。成果を論文発表として結実させるため、急ぎ解析結果について分担研究者らと議論を進める。

次年度使用額が生じた理由

新型肺炎(covid19)蔓延により研究活動に遅延が生じているため。翌年度に、旅費、物品費として使用予定。

研究成果

• [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/INAF-OAS(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: SISSA/INAF-OAS
• [雑誌論文] Destruction of the central black hole gas reservoir through head-on galaxy collisions (2021)
  • 著者名/発表者名: Miki Yohei、Mori Masao、Kawaguchi Toshihiro
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 478～484
  • DOI: 10.1038/s41550-020-01286-9
  • 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). XII. Extended [C ii] Structure (Merger or Outflow) in a z = 6.72 Red Quasar (2021)
  • 著者名/発表者名: Izumi T., Onoue M., Matsuoka Y., M.A. Strauss, S. Fujimoto, H. Umehata, M. Imanishi, T. Kawamuro, T. Nagao, Y. Toba, K. Kohno, N. Kashikawa, K. Inayoshi, T. Kawaguchi, 他20名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 908 ページ: 235～235
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abd7ef
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Comparison of Properties of Quasars with and without Rapid Broad Absorption Line Variability (2020)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi Takashi、Morokuma Tomoki、Misawa Toru、Hanayama Hidekazu、Kawaguchi Toshihiro
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 159 ページ: 237～237
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab83f5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of an X-Ray Clumpy Torus Model (XCLUMPY) to 10 Obscured Active Galactic Nuclei Observed with Suzaku and NuSTAR (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Odaka Hirokazu、Ogawa Shoji、Yamada Satoshi、Kawaguchi Toshihiro、Ichikawa Kohei
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 897 ページ: 2～2
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab96bc
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Revisiting the Soltan Argument Based on a Semianalytical Model for Galaxy and Black Hole Evolution (2020)
  • 著者名/発表者名: Shirakata Hikari、Kawaguchi Toshihiro、Okamoto Takashi、Nagashima Masahiro、Oogi Taira
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 898 ページ: 63～63
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab9949
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dual Supermassive Black Holes at Close Separation Revealed by the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2020)
  • 著者名/発表者名: Silverman J.D., Tang S., Lee K.-G., T. Hartwig, A. Goulding, M.A. Strauss, M. Schramm, X. Ding, R. Riffel, S. Fujimoto, C. Hikage, M. Imanishi, K. Iwasawa, K. Jahnke, I. Kayo, N. Kashikawa, T. Kawaguchi, 他16名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 899 ページ: 154～154
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aba4a3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Semi-analytic modelling of AGNs: autocorrelation function and halo occupation (2020)
  • 著者名/発表者名: Oogi Taira、Shirakata Hikari、Nagashima Masahiro、Nishimichi Takahiro、Kawaguchi Toshihiro、Okamoto Takashi、Ishiyama Tomoaki、Enoki Motohiro
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 497 ページ: 1～18
  • DOI: 10.1093/mnras/staa1961
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subaru Hyper Suprime-Cam view of quasar host galaxies at z < 1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishino Toru、Matsuoka Yoshiki、Koyama Shuhei、Saeda Yuya、Strauss Michael A、Goulding Andy D、Imanishi Masatoshi、Kawaguchi Toshihiro、Minezaki Takeo、Nagao Tohru、Noboriguchi Akatoki、Schramm Malte、Silverman John D、Taniguchi Yoshiaki、Toba Yoshiki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 ページ: 83-83
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa072
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tracing the Coevolution Path of Supermassive Black Holes and Spheroids with AKARI-selected Ultraluminous IR Galaxies at Intermediate Redshifts (2020)
  • 著者名/発表者名: Chen Xiaoyang、Akiyama Masayuki、Ichikawa Kohei、Noda Hirofumi、Toba Yoshiki、Yamamura Issei、Kawaguchi Toshihiro、UF Abdurro’、Kokubo Mitsuru
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 900 ページ: 51～51
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aba599
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). IX. Identification of two red quasars at z > 5.6 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Nanako、Matsuoka Yoshiki、Onoue Masafusa、Koyama Shuhei、Toba Yoshiki、Akiyama Masayuki、Fujimoto Seiji、Imanishi Masatoshi、Iwasawa Kazushi、Izumi Takuma、Kashikawa Nobunari、Kawaguchi Toshihiro、Lee Chien-Hsiu、Minezaki Takeo、Nagao Tohru、Noboriguchi Akatoki、Strauss Michael A
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 ページ: 84-84
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa074
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). III. Discovery of a z = 4.72 Radio Galaxy with the Lyman Break Technique (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Takuji、Nagao Tohru、Ikeda Hiroyuki、Toba Yoshiki、Kajisawa Masaru、Ono Yoshiaki、Tanaka Masayuki、Akiyama Masayuki、Harikane Yuichi、Ichikawa Kohei、Kawaguchi Toshihiro、Kawamuro Taiki、Kohno Kotaro、Lee Chien-Hsiu、Lee Kianhong、Matsuoka Yoshiki、Niida Mana、Ogura Kazuyuki、Onoue Masafusa、Uchiyama Hisakazu
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 160 ページ: 60～60
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab98fe
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subaru High-zExploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XI. Proximity Zone Analysis for Faint Quasar Spectra atz? 6 (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto Rikako、Kashikawa Nobunari、Onoue Masafusa、Matsuoka Yoshiki、Izumi Takuma、Strauss Michael A.、Fujimoto Seiji、Imanishi Masatoshi、Ito Kei、Iwasawa Kazushi、Kawaguchi Toshihiro、Lee Chien-Hsiu、Liang Yongming、Lu Ting-Yi、Momose Rieko、Toba Yoshiki、Uchiyama Hisakazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 903 ページ: 60～60
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abb80b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Faint End of the Quasar Luminosity Function at z ? 5 from the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey (2020)
  • 著者名/発表者名: Niida Mana, Nagao Tohru, Ikeda Hiroyuki, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 904 ページ: 89～89
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abbe11
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] NuSTAR Non-detection of a Faint Active Galactic Nucleus in an Ultraluminous Infrared Galaxy with Kpc-scale Fast Wind (2020)
  • 著者名/発表者名: Chen Xiaoyang、Ichikawa Kohei、Noda Hirofumi、Kawamuro Taiki、Kawaguchi Toshihiro、Toba Yoshiki、Akiyama Masayuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 905 ページ: L2～L2
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abca30
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] eROSITA view of an extremely luminous infrared galaxy at z = 1.87 (2021)
  • 著者名/発表者名: Y. Toba, M. Brusa, T. Liu, J. Buchner, Y. Terashima, T. Urrutia, M. Salvato, M. Akiyama, R. Arcodia, A.D. Goulding, Y. Higuchi, K.T. Inoue, T. Kawaguchi
  • 学会等名: Galaxy Evolution Workshop 2020
  • 国際学会
• [学会発表] The Correlation between Broad Absorption Line Variability and Quasar Properties (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Horiuchi, T. Morokuma, T. Misawa, H. Hanayama, and T. Kawaguchi
  • 学会等名: Galaxy Evolution Workshop 2020
  • 国際学会
• [学会発表] サブ秒角からマイクロ秒角のX線撮像を実現する多重像X線干渉計MIXIM (2021)
  • 著者名/発表者名: 林田 清, 朝倉一統、佐久間翔太郎、石倉彩美、澤上拳明、鴨川航、 米山友景、野田博文、岡崎貴樹、花岡真帆、服部兼吾、松下友亮、 峯田大靖、善本真梨那、大出優一、袴田知宏、松本浩典、常深 博、 中嶋 大、粟木久光、寺島雄一、川口俊宏
  • 学会等名: 日本物理学会 年次大会
• [学会発表] 富岳時代の準解析的銀河・AGN形成モデル (2021)
  • 著者名/発表者名: 大木平, 白方光, 長島雅裕, 西道啓博, 川口俊宏, 他3名
  • 学会等名: 日本天文学会 春期年会
• [学会発表] Hungry black hole: 銀河衝突によるAGNの活動停止とduty cycleとの関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三木洋平，森正夫，川口俊宏
  • 学会等名: 日本天文学会 春期年会
• [学会発表] AGNクラスタリングで探る超巨大ブラックホール成長史 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大木平, 白方光, 長島雅裕, 西道啓博, 川口俊宏, 岡本崇, 石山智明, 榎基宏
  • 学会等名: 日本天文学会 秋期年会
• [学会発表] サブ秒角からマイクロ秒角の角度分解能による活動銀河核のＸ線撮像：MIXIMを例にした長期的展望 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林田 清, 朝倉一統, 野田博文, 米山友景, 岡崎貴樹, 佐久間翔太郎, 石倉彩美, 花岡真帆, 服部兼吾, 澤上 拳明, 松下友亮, 峯田大靖, 松本浩典, 粟木久光, 寺島雄一, 川口俊宏
  • 学会等名: 日本天文学会 秋期年会
• [学会発表] 超小型衛星による超精密フォーメーションフライト実証計画 (2020)
  • 著者名/発表者名: 五十里 哲，川村静児，安東正樹，松尾太郎，林田清，武者満，金田英宏，藤井友香，川口俊宏， 河野功，中須賀真一，佐藤訓志
  • 学会等名: 第64回 宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 超巨大ブラックホールの周辺を空間分解観測する多重像X線干渉計 MIXIM計画 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林田 清, 朝倉一統 石倉彩美、佐久間翔太郎、 米山友景 、野田博文、 澤上拳明、鴨川航、岡崎貴樹、 花岡真帆、服部兼吾、 松下友亮、 峯田大靖、善本真梨那、大出優一、袴田知宏 、 松本浩典 、常深博, 中嶋 大、粟木久光 、寺島雄一 、川口俊宏, 伊藤琢博、河野功、五十里哲
  • 学会等名: 第64回 宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] Sub-arcsecond to μ-arcsecond x-ray imaging with Multi Image X-ray Interferometer Method (MIXIM): Concept and scalablemission plans (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashida, K. Asakura, A. Ishikura, S. Sakuma, T. Hanasaka, T. Kawabata, T. Yoneyama, H. Noda, K. Okazaki, M. Hanaoka, K. Hattori, K. Sawagami, W. Kamogawa, Y. Matsushita, T. Mineta, M. Yoshimoto, T. Hakamata, Y. Ode, H. Matsumoto, H. Tsunemi, H. Nakajima, H. Awaki, Y. Terashima, T. Kawaguchi
  • 学会等名: SPIE2020 Astronomical Telescopes&Instrumentation
  • 国際学会
• [備考] ブラックホールに関する論文がNature Astronomy誌に掲載されました
  • URL: https://www.onomichi-u.ac.jp/docs/2021011200027/
• [備考] これまでの研究紹介(川口 俊宏)
  • URL: https://www.onomichi-u.ac.jp/kohyo/about_teacher/teacher/Kawaguchi_researchintroduction.html?node_id=2381
• [備考] 冬眠するブラックホール ～銀河衝突がもたらす大質量ブラックホールのエネルギー源の流失～
  • URL: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0310_00026.html
• [備考] クェーサーの明るさと中心からの噴出ガスの変動との間の密接な関係を解明
  • URL: http://www.miz.nao.ac.jp/ishigaki/contents/200503article
• [備考] 宇宙の重量級同士の稀な出会い -合体過程の超大質量ブラックホールを発見-
  • URL: https://www.ipmu.jp/ja/20200827-DualQuasar-SMBH