ミリ波帯分子線高角度分解能撮像で探る活動銀河核トーラスの内部構造

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03628
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 澤田 聡子 山口大学, 時間学研究所, 学術研究員 (00452631)
• 研究分担者: 新沼 浩太郎 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30434260) ; 川勝 望 呉工業高等専門学校, 自然科学系分野, 准教授 (30450183)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 電波天文学 / 活動銀河核 / 電波銀河 / 分子ガストーラス / 質量降着過程 / 超巨大ブラックホール / 電波ジェット

研究実績の概要

本研究の目的は、宇宙最大級の巨大エネルギー放出を見せる活動銀河核の燃料貯蔵庫であるトーラスから降着物質が最終的にどのように中心のブラックホールに降着していくかという質量降着過程の解明を目指すことである。
２０２１年度は当初の計画通り、（１）近傍活動銀河の核周領域 1パーセクスケールの分子ガスの撮像観測の実施、（２） 核周領域 100パーセクスケールの分子ガスの観測データの解析、を推進した。
（１）の進捗状況としては、近傍活動銀河核 NGC1052 の分子ガストーラスの撮像観測を韓国ミリ波VLBI観測網 KVN で実施した。そして中心から2パーセクの半径地点において分子ガストーラスのスケールハイトが約 0.2 パーセクであると計測することができた。また、別の近傍活動銀河核 NGC4261 の分子ガストーラスの検出を目指し、東アジアVLBI観測網 EAVN を用いて1パーセクスケールのイメージング観測を実行した。この EAVN 観測についても、相関処理実施後の観測データを受け取り次第データ解析を開始する予定である。
（２）の進捗状況については、フランスのミリ波干渉計 NOEMA による NGC4261 の観測データから HCN 分子と HCO+分子で構成された半径 100パーセクの回転円盤を検出することに成功した。これと同時に円盤内の中心質量および円盤の高密度ガス質量も導出した。今回得られた分子円盤の高密度ガス質量は、Izumi et al.(2016)で報告された、高密度ガス質量とブラックホール質量降着の相関関係を支持する結果となった。高密度ガス質量は星形成活動と密接な関係があることから、100パーセク分子円盤の星形成活動とブラックホールへの質量降着の関連が示唆された。これらの成果は既に査読論文出版の準備を進めており、まもなく投稿予定である。

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

電波干渉計 NOEMA 観測のデータ解析が順調に進み、NGC4261 の中心部に回転分子円盤の撮像に成功した。この成果について現在論文執筆がほぼ終了し、まもなく学術誌へ投稿する段階に入っている。この天体の EAVN 観測も予定通り 2021 年度に実施され、現在相関処理が進められている。
また NGC1052 においても KVN の観測が 2021 年度末に実施され、計画通りに観測データを取得できた。そのうち一部のデータで既に解析を進めている。
以上、本課題の重要な観測データが順調に取得できており、計画が予定通り進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

2022年度は、これまでに取得できた観測データの分析に力を注ぐ。
NGC4261 の NOEMA 観測により半径 100パーセクの回転円盤が確認できたが、もっと小さい1パーセクスケールのトーラス自体を分離撮像するまでには至らなかった。すなわちトーラスの存在を確認するためにさらに角分解能を上げた VLBI 観測の必要性が高まった。研究代表者による本天体の EAVN 観測が2021年12月に既に実施されており、今後データ解析を急ピッチで進める予定である。また、KVN による分子ガストーラスの撮像も同時に継続し、分子ガストーラスの構造や物理量の計測を推進する。

研究成果

• [国際共同研究] 韓国天文研究院 (KASI)/ソウル国立大学 (SNU)(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 韓国天文研究院 (KASI)/ソウル国立大学 (SNU)
• [国際共同研究] Joint ALMA Observatory(チリ)
  • 国名: チリ
  • 外国機関名: Joint ALMA Observatory
• [雑誌論文] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). VI. Distant Filamentary Structures Pointed Out by High-z Radio Galaxies at z ? 4 (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama Hisakazu、Yamashita Takuji、Toshikawa Jun、Kashikawa Nobunari、Ichikawa Kohei、Kubo Mariko、Ito Kei、Kawakatu Nozomu、Nagao Tohru、Toba Yoshiki、Ono Yoshiaki、Harikane Yuichi、Imanishi Masatoshi、Kajisawa Masaru、Lee Chien-Hsiu、Liang Yongming
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 926 ページ: 76～76
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac441c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Intrinsic Structure of Sagittarius A* at 1.3 cm and 7 mm (2022)
  • 著者名/発表者名: Cho Ilje, Sawada-Satoh Satoko, Niinuma Kotaro, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 926 ページ: 108～108
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac4165
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Massive Molecular Gas as a Fuel Tank for Active Galactic Nuclei Feedback In Central Cluster Galaxies (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujita Yutaka、Kawakatu Nozomu、Nagai Hiroshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 924 ページ: 24～24
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac31a6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Broadband Multi-wavelength Properties of M87 during the 2017 Event Horizon Telescope Campaign (2021)
  • 著者名/発表者名: The EHT MWL Science Working Group, Niinuma K., Sawada-Satoh S., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 911 ページ: L11～L11
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abef71
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] East Asian VLBI Network observations of active galactic nuclei jets: imaging with KaVA+Tianma+Nanshan (2021)
  • 著者名/発表者名: Cui Yu-Zhu, Sawada-Satoh Satoko, Niinuma Kotaro, et al.
  • 雑誌名: Research in Astronomy and Astrophysics 巻: 21 ページ: 205～205
  • DOI: 10.1088/1674-4527/21/8/205
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Variability of Late-time Radio Emission in the Superluminous Supernova PTF10hgi (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade B.、Tominaga N.、Morokuma T.、Morokuma-Matsui K.、Tamura Y.、Niinuma K.、Hayashi M.、Matsuda Y.、Motogi K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 911 ページ: L1～L1
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abef03
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Morphological Transition of the Compact Radio Lobe in 3C 84 via the Strong Jet-Cloud Collision (2021)
  • 著者名/発表者名: Kino Motoki、Niinuma Kotaro、Kawakatu Nozomu、Nagai Hiroshi、Giovannini Gabriele、Orienti Monica、Wajima Kiyoaki、D’Ammando Filippo、Hada Kazuhiro、Giroletti Marcello、Gurwell Mark
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 920 ページ: L24～L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac24fa
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A VLA Survey of Late-time Radio Emission from Superluminous Supernovae and the Host Galaxies (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade Bunyo、Tominaga Nozomu、Morokuma Tomoki、Morokuma-Matsui Kana、Matsuda Yuichi、Tamura Yoichi、Niinuma Kotaro、Motogi Kazuhiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 922 ページ: 17～17
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac20d5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiwavelength study of the gravitationally lensed blazar QSO B0218+357 between 2016 and 2020 (2021)
  • 著者名/発表者名: Acciari V A, Niinuma K, et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 510 ページ: 2344～2362
  • DOI: 10.1093/mnras/stab3454
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diffuse Synchrotron Emission Associated with the Starburst in the Circumnuclear Disk of NGC 1275 (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagai H.、Kawakatu N.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 914 ページ: L11～L11
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac03ba
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nature of inflows and outflows in AGNs (2021)
  • 著者名/発表者名: Wada Keiichi、Kudoh Yuki、Yutani Naomichi、Kawakatu Nozomu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Astronomical Union 巻: 15 ページ: 297～306
  • DOI: 10.1017/S1743921320004251
• [学会発表] 冷たいガスを軸とした銀河団中心銀河での AGN feedback (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤田裕，川勝望，永井洋
  • 学会等名: 日本天文学会2022年春季年会
• [学会発表] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS): z = 0.3 － 1.4 の電波銀河周辺環境の統計的理解 (2022)
  • 著者名/発表者名: 内山 久和, 山下 拓時, 長尾 透, 久保 真理子, 鍛冶澤 賢, 市川 幸平, 登口 暁, 鳥羽 儀樹, 石川 将吾, 川口 俊宏, 川勝 望, Chien-Hsiu Lee
  • 学会等名: 日本天文学会2022年春季年会
• [学会発表] ダスト昇華半径周辺における輻射駆動アウトフロー (2021)
  • 著者名/発表者名: 工藤祐己, 和田桂一, 川勝望, 野村真理子
  • 学会等名: 日本天文学会2021秋季年会
• [学会発表] NGC1068のALMA高空間分解能観測: 逆回転する高密度分子トーラスの発見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 今西昌俊、Dieu D. Nguyen、井口聖、泉拓磨、中西康一郎、和田桂一、萩原喜昭、川勝望、大西響子
  • 学会等名: 日本天文学会2021秋季年会
• [学会発表] 電波銀河 NGC 1052 における SO 吸収線による分子ガストーラスの温度計測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 亀野 誠二, 澤田-佐藤 聡子
  • 学会等名: 日本天文学会2021秋季年会
• [学会発表] NGC 1275 核周円盤における超新星爆発起源の電波放射の発見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永井 洋, 川勝 望
  • 学会等名: 日本天文学会2021秋季年会
• [学会発表] ジェット・ガス雲衝突で誘発された 3C84 電波ローブの FR II/FR I 遷移 (2021)
  • 著者名/発表者名: 紀基樹, 新沼浩太郎, 川勝望, 永井洋, G. Giovannini, M. Orienti, 輪島清昭, F. D’Ammando, 秦和弘, M. Giroletti, M. Gurwell
  • 学会等名: 日本天文学会2021秋季年会
• [学会発表] 高萩 / 日立 32 m 電波望遠鏡の整備状況 2021B (2021)
  • 著者名/発表者名: 米倉覚則, 田辺義浩, 岩田悠平, 伊藤美穂, 高木奏人, 永野稜大, 百瀬宗武, 知念翼, 増井翔, 山崎康正, 小川英夫, 元木業人, 新沼浩太郎, 藤沢健太, 須藤広志, 久野成夫, 中川亜紀治, 本間希樹, 小林秀行, 他大学間連携 VLBI group
  • 学会等名: 日本天文学会2021秋季年会
• [学会発表] 那須電波干渉計によって観測された Cygnus X-3 の巨大フレア (2) (2021)
  • 著者名/発表者名: 坪野公夫, 大師堂経明, 遊馬邦之, 岳藤一宏, 新沼浩太郎
  • 学会等名: 日本天文学会2021秋季年会
• [学会発表] Slow Radio Transients in the SKA era (2021)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Niinnuma
  • 学会等名: East Asia SKA Workshop 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 短時間電波トランジェントで挑む 宇宙の進化史 - 突発天体研究の常識を変えるSKA (2021)
  • 著者名/発表者名: 新沼浩太郎
  • 学会等名: Japan SKA Consortium Science Strategy Workshop 2021
  • 招待講演
• [学会発表] Time domain studies with next generation radio interferometers (2021)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Niinuma
  • 学会等名: Linking the science of large interferometers in the 2030s
  • 招待講演
• [学会発表] 活動銀河核pc/sub-pcスケールの質量降着 (2021)
  • 著者名/発表者名: 澤田-佐藤 聡子
  • 学会等名: ALMA workshop 2021「ALMAによる ミリ波/サブミリ波VLBIのサイエンス」
  • 招待講演