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2012 年度 実績報告書

偏光の時間変動を利用した活動銀河核ジェットの磁場構造の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22540252
研究機関広島大学

研究代表者

植村 誠  広島大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (50403514)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード光赤外線天文学
研究概要

1. 典型的なブレーザー「BL Lac」の偏光データ解析:活動銀河核ジェットの構造と変動機構を明かにする目的で、典型的なブレーザー天体「BL Lac」の偏光データを解析した。解析には、本課題で開発した、圧縮センシング技術を利用したジェットからの放射成分分離モデルなどを用いた。その結果、この天体には2つの異なるタイムスケールで変動する放射源が存在することがわかった。また、互いの放射源には明らかな相互作用が見られず、数パーセクほど互いに離れた位置に存在することを提案した。ブレーザーからの放射が複数成分の重ね合わせであることは従来から示唆されていたが、それぞれの位置関係について踏み込んだ研究は少なく、貴重な知見が得られた。これらの成果は査読論文として2013年4月の出版が既に決定した。
2. 降着円盤の構造解析:これまでに得られた降着円盤の幾何構造の研究成果をさらに発展させるべく、理論研究者との共同研究、及び、輝線スペクトルデータを使ったドップラートモグラフィーの独自モデルの検討を行った。理論研究者との共同研究では、SPHシミュレーションによって降着円盤が極端に大きく膨張した際の挙動が始めて本格的に調べられた。ドップラートモグラフィーについては、総変動最小化法を用いた新しいモデルを検討し、試験的な解析を行った。その結果、従来の最大エントロピー法を用いたモデルよりも、より局所的な構造が正しく再構成されることがわかった。既に得られている円盤の幾何構造と、輝線の輝度分布を比較することで、降着円盤の密度や温度の分布について、全く新しい研究手法を開発することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画では、ブレーザー天体から放射される偏光した光を各成分ごとに分離するモデルを構築し、それを実際のデータに適用することで新たな知見を得ることを目的としていた。この分離モデルは既に開発しており、実際のデータを使った解析も行い、いくつかの成果は発表済みである。特に、この手法を用いてブレーザーの代表的な天体である BL Lac や OJ 287 を解析し、偏光光源の長期的な減衰や方位角の振動などの兆候が明かになった。当初は計算時間の短縮を目的にGPU計算機の利用も検討していたが、実際には計算コードの簡単な並列化によって問題は生じなかった。これによって、当初計画していたように研究は進展している。
当初の計画以上に研究が進展している点は、降着円盤の構造解析や時系列データ解析などに本研究で開発したベイズ的なモデルを応用して研究が進んだ点である。100次元程度のマルコフ連鎖モンテカルロ法によるモデルの最適化や、圧縮センシング的手法を応用した逆問題の解法などモデル計算の観点から新しいノウハウを得ることができた。それらを応用して実現した、降着円盤の幾何的な構造の推定や、最大エントロピー法では再現できないような局所的な構造をもつ円盤のドップラートモグラフィー、または周波数空間での信号のスパース性を利用した周期解析法の開発などは、本計画の副産物であり、今後の発展がおおいに期待できる。

今後の研究の推進方策

本計画は1年度を残すのみとなったため、今年度は成果の発表や研究の将来の発展性の検討に注力する。ブレーザー天体の偏光観測による研究成果については国内5件、海外2件程度の研究会に参加し、成果を発表する予定である。また、本研究のこれまでの成果をさらに発展させるため、降着円盤や時系列解析の新しいモデリング手法の研究も行う。具体的には、降着円盤からの輝線放射源の輝度分布を再構成するドップラートモグラフィーという手法に対して、総変動最小化を用いたモデルを導入する。従来は最大エントロピー法を使うことが多かったが、局所化した構造を平滑化してしまう性質があり、この問題の解決を目指す。同様の手法は、降着円盤の食の光度曲線から円盤の輝度分布を再構成するエクリプスマッピングにも応用できる。これらのような降着円盤の構造の理解を深めることで、ジェットと降着円盤の相互作用について統一的な理解につながることが期待できる。時系列解析については、周波数空間で信号のスパース性を仮定した単純なモデルはすでに構築し試行しているが、さらに周波数空間での信号微分のまスパース性を仮定するモデルの有用性を検討する。特に、活動銀河核のようなランダムな変動の非均一なサンプリングデータに対して、有効なパワースペクトル推定方法を調べる。また、ジェットからの偏光光源の成分分離モデルについても、現状のものをさらに発展させた、より適切な現象論的扱いをしたモデルを検討する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Radio to gamma-ray variability study of blazar S5 0716+7142013

    • 著者名/発表者名
      Rani, B.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 552 ページ: A11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study of the Long-Term Spectral Variations of 3C 66A Observed with the Fermi and Kanata Telescopes2013

    • 著者名/発表者名
      Itoh, R.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 65 ページ: No.18

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Period Analysis using the Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (Lasso)2012

    • 著者名/発表者名
      Kato, T.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 64 ページ: No.122

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstruction of the Structure of Accretion Disks in Dwarf Novae from the Multi-Band Light Curves of Early Superhumps2012

    • 著者名/発表者名
      Uemura, M.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 64 ページ: No.92

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pacciani, L.2012

    • 著者名/発表者名
      The characterization of the distant blazar GB6 J1239+0443 from flaring and low activity periods
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 425 ページ: 2015-2026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Structure and Emission Model of the Relativistic Jet in the Quasar 3C 279 Inferred from Radio to High-energy γ-Ray Observations in 2008-20102012

    • 著者名/発表者名
      Hayashida, M.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 754 ページ: id.114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Dwarf Novae Using SDSS Colors2012

    • 著者名/発表者名
      Kato, T.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 64 ページ: No.63

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-Wavelength Photometric and Polarimetric Observations of the Outburst of 3C 454.3 in 2009 December2012

    • 著者名/発表者名
      Sasada, M.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 64 ページ: No.58

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GRB 091208B: First Detection of the Optical Polarization in Early Forward Shock Emission of a Gamma-Ray Burst Afterglow2012

    • 著者名/発表者名
      Uehara, T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 752 ページ: id.L6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-wavelength Observations of Blazar AO 0235+164 in the 2008-2009 Flaring State2012

    • 著者名/発表者名
      Ackermann, M.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 751 ページ: id.159

    • 査読あり
  • [学会発表] WZSge型矮新星における再増光現象の可視2色同時観測2013

    • 著者名/発表者名
      磯貝瑞希
    • 学会等名
      日本天文学会2013年春季年会
    • 発表場所
      埼玉大学
    • 年月日
      20130320-20130323
  • [学会発表] 可視1露出型偏光撮像器HOWPolの開発:(7)器械偏光の特性2013

    • 著者名/発表者名
      川端弘治
    • 学会等名
      日本天文学会2013年春季年会
    • 発表場所
      埼玉大学
    • 年月日
      20130320-20130323
  • [学会発表] 矮新星の早期スーパーハンプ現象の共鳴モデル -2:1共鳴 vs 3:1共鳴2013

    • 著者名/発表者名
      宮井大輝
    • 学会等名
      日本天文学会2013年春季年会
    • 発表場所
      埼玉大学
    • 年月日
      20130320-20130323
  • [学会発表] ブレーザーBL Lacの可視光偏光モニター:偏光の長期的な減衰2013

    • 著者名/発表者名
      先本清志
    • 学会等名
      日本天文学会2013年春季年会
    • 発表場所
      埼玉大学
    • 年月日
      20130320-20130323
  • [学会発表] ブレーザーの可視偏光モニターによる変動タイムスケールの調査2013

    • 著者名/発表者名
      笹田真人
    • 学会等名
      日本天文学会2013年春季年会
    • 発表場所
      埼玉大学
    • 年月日
      20130320-20130323
  • [学会発表] Accretion disk tomography: New model with new data2013

    • 著者名/発表者名
      Uemura, M.
    • 学会等名
      Transients and Timing: A multi-wavelength Approach
    • 発表場所
      IUCAA, Pune, India
    • 年月日
      20130304-20130308
    • 招待講演
  • [学会発表] 可視1露出型偏光撮像器HOWPolとGRB初期残光の偏光観測2012

    • 著者名/発表者名
      川端弘治
    • 学会等名
      日本天文学会2012年秋季年会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] かなた望遠鏡自動観測システム構築2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤亮介
    • 学会等名
      日本天文学会2012年秋季年会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] 圧縮センシングを用いた電波干渉計のイメージング2012

    • 著者名/発表者名
      本間希樹
    • 学会等名
      日本天文学会2012年秋季年会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [備考] 宇宙科学センターHP

    • URL

      http://www.hiroshima-u.ac.jp/hasc/

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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