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2021 年度 実施状況報告書

高赤方偏移クェーサーの分子化学組成研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K13577
研究機関東京大学

研究代表者

西村 優里  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (90816191)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード銀河進化 / クェーサー / 星間化学
研究実績の概要

本課題の実施4年目にあたる今年度は、高赤方偏移クェーサーのよい比較対象である近傍の超高光度赤外線銀河の高空間分解観測データの解析結果を論文にまとめる作業に取り組んだ。
近傍ULIRGの中心領域では大量のガスが供給されることで活発な星形成や大質量ブラックホールへの質量降着が起こり(フィーディング)、そうした中心核の活動によりアウトフローが駆動される(フィードバック)。ALMAで取得されたHCNおよびHCO+分子輝線の高感度・高空間分解データでは、これらのフィーディング・フィードバックが生じている領域でHCN/HCO+輝線強度比が他の領域よりも数倍高くなっていることが見出された。HCN/HCO+輝線強度比が高くなる要因としては、ガスの温度・密度の変化によって、HCNを生成する化学反応が促進されて分子の存在量が増すことと、分子の励起状態が変わりHCN輝線の輻射効率が高まることの2つが考えられる。観測されたHCN/HCO+輝線強度比の高まりを説明する上で、これらの要因のどちらがどの程度重要になるか、化学モデル計算と輻射輸送計算により検討を行なった。結果として、励起状態の違いのみに起因する輝線強度の変化は比較的限られており、HCNの存在量の増加が輝線強度比を高める上で重要であること、HCNの存在量の増加には高温環境下で促進される化学反応が鍵になることが明らかになった。観測データの基本的な解析結果と合わせ、この点についても論文にまとめて出版したい。
また、Cloverleafクェーサーと同程度の赤方偏移に位置するサブミリ波銀河Eyelashは、クェーサーとは異なる活動性を持つため興味深い研究対象である。このEyelashに対するALMAでのラインサーベイ観測が実施され、Cloverleafクェーサーで得られているスペクトルと同等の周波数帯のデータを得た。現在はこの解析も進めている。

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

本研究課題では、赤方偏移2.56に位置するCloverleafクェーサーの分子化学組成を明らかにすること、その分子組成を近傍の高光度赤外線銀河やその他の高赤方偏移銀河と比較して特徴付けること、分子組成をもとにクェーサーの物理状態について示唆を得ることの3つを目標として掲げてきた。これまでに行なった観測と解析により、これらの3つの課題についてはどれも想定以上の成果を得ることができたと考えている。近傍の高光度赤外線銀河との比較に関しては、当初の想定を上回る質と量の観測データにより、高光度赤外線銀河におけるフィーディング・フィードバックについてそれ自体重要な結果を得ることができた。またCloverleafクェーサーの物理状態については、モデルにより重力レンズ効果を差し引く解析にも取り組むことで、銀河の力学的特徴についても計画以上に調べることができた。これらの成果は国内・国際研究会での講演により発表を行なっており、また投稿論文の形でも発表できるよう準備を進めている。以上を考慮して、研究は順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

これまでに計画していた観測・解析はひととおり完了しており、今後はこれらの結果を論文として出版することに集中して取り組む予定である。また、これまでに得られた成果から着想を得てALMAでの観測提案を行ない、新たに観測データが得られているものもある。具体的には、異なるタイプの高赤方偏移銀河Eyelashでのラインサーベイ観測、近傍の高光度赤外線銀河での他の分子種に着目した観測が進行中で、順次データが得られている。本研究課題の発展という位置づけで、これらの研究は今後重要なものになると期待しており、本来の計画を超える内容ではあるが、これらの新しいデータの解析にも取り組みたい。

次年度使用額が生じた理由

パンデミックの影響で、研究会がオンラインで開催されるなど、旅費として予定していた支出が抑えられることとなった。
この分の予算を論文の出版費用及び解析に必要な端末・ストレージなどの物品購入費に充て、有効に活用する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Chalmers University of Technology(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Chalmers University of Technology
  • [雑誌論文] APEX and NOEMA observations of H<sub>2</sub>S in nearby luminous galaxies and the ULIRG Mrk 2312022

    • 著者名/発表者名
      Sato M. T.、Aalto S.、Kohno K.、K?nig S.、Harada N.、Viti S.、Izumi T.、Nishimura Y.、Gorski M.
    • 雑誌名

      Astronomy &amp; Astrophysics

      巻: 660 ページ: A82~A82

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202141260

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Kiloparsec-scale Neutral Atomic Carbon Outflow in the Nearby Type 2 Seyfert Galaxy NGC 1068: Evidence for Negative AGN Feedback2022

    • 著者名/発表者名
      Saito Toshiki、Takano Shuro、Harada Nanase、Nakajima Taku、Schinnerer Eva、Liu Daizhong、Taniguchi Akio、Izumi Takuma、Watanabe Yumi、Bamba Kazuharu、Herbst Eric、Kohno Kotaro、Nishimura Yuri、Stuber Sophia、Tamura Yoichi、Tosaki Tomoka
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 927 ページ: L32~L32

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac59ae

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ALCHEMI, an ALMA Comprehensive High-resolution Extragalactic Molecular Inventory2021

    • 著者名/発表者名
      Martin S. et al.
    • 雑誌名

      Astronomy &amp; Astrophysics

      巻: 656 ページ: A46~A46

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202141567

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Starburst Energy Feedback Seen through HCO<sup>+</sup>/HOC<sup>+</sup> Emission in NGC 253 from ALCHEMI2021

    • 著者名/発表者名
      Harada Nanase et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 923 ページ: 24~24

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac26b8

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Spatially and Spectrally resolved HCN/HCO+ ratio in the CON-quest galaxies2022

    • 著者名/発表者名
      Yuri Nishimura
    • 学会等名
      CON-quest workshop 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatially and Spectrally resolved HCN/HCO+ ratio in U/LIRGs from the CONquest sample2021

    • 著者名/発表者名
      Yuri Nishimura
    • 学会等名
      Astrochemical Frontiers 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatially and Spectrally resolved HCN/HCO+ ratio in U/LIRGs from the CONquest sample2021

    • 著者名/発表者名
      西村優里
    • 学会等名
      第5回 FORCE研究会「埋もれたAGNの宇宙論的進化」
  • [学会発表] Spatially and Spectrally resolved HCN/HCO+ ratio in U/LIRGs: Mechanisms to elevate the line ratio2021

    • 著者名/発表者名
      西村優里
    • 学会等名
      ALMA Grant Fellow Symposium 2021

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公開日: 2022-12-28  

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