塵に埋もれた活動的な超巨大ブラックホールと銀河のダウンサイジングの起源

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23540273
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 今西 昌俊 国立天文台, 光赤外研究部, 助教 (00311176)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2016-03-31
• キーワード: 超巨大ブラックホール / サブミリ波 / 赤外線銀河 / 分子ガス / 活動銀河中心核 / 星生成 / 共進化 / 銀河

研究実績の概要

太陽の1000億倍以上もの光度を赤外線で放射している赤外線銀河は、強力なエネルギー源が塵の向こう側に隠されて存在する天体である。エネルギー源としては、星生成活動（活発に生成される星内部で起こる核融合反応によるエネルギー生成）、及び、活動銀河中心核（AGN）活動（超巨大ブラックホールへ物質が落ち込む際の重力エネルギーを放射に変換して明るく輝く活動）が考えられる。赤外線銀河は、赤方偏移が1を超える遠方宇宙（現在から75億年以上前の宇宙）では、宇宙全体からの赤外線放射を支配していることがわかっており、赤外線銀河という種族の塵に隠されたエネルギー源の正体を明らかにすることは、宇宙全体の塵に隠された側での星生成史、超巨大ブラックホール質量の成長の歴史の解明と密接に関係する。しかしながら、赤外線銀河では、サイズ的に小さなAGN（質量降着している超巨大ブラックホール）が塵の奥深くにすぐに埋もれてしまい、きちんと見つけ出すことが困難になるという大きな問題が存在する。本研究では、塵吸収の影響の小さなサブミリ波に基づく観測から、見つけるのが難しい埋もれたAGNのエネルギー的役割を正しく見積もる独自の手法を確立させ、赤外線銀河の塵に隠された側でのAGNの星生成活動の役割を正しく理解することを目標とする。
本年度は、ALMA Cycle 0で取得された複数の赤外線銀河のデータ解析を実施し、得られた結果から科学的考察を行い、筆頭著者として査読論文を出版した（Imanishi & Nakanishi 2014 AJ 148 9）。ALMA Cycle 2に提出した3個の課題が全て採択され、研究をさらに発展させることができた。ALMA Cycle 1及び、Cycle 2で観測された活動銀河中心核、及び、赤外線銀河のデータの一部も配送され、解析を実施し、当初の想定に近い科学成果が得られつつある。2015年3月のチリでの国際研究会に参加し、すばる望遠鏡によって得られた成果と併せて口頭発表した。

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

ALMA Cycle 0に基づく筆頭著者の査読論文を、2013年度の2本に加えて、2014年度も1本出版することができた。ALMA Cycle 2に提出して提案3個がすべて採択され、観測されることになったのも当初の想定以上の進展状況である。日本物理学会誌パリティにも、超巨大ブラックホールの研究成果の記事を出版した。ALMA Cycle 1で採択された観測データの配送が、ALMA観測所側の問題により当初の予定より遅れ、データ解析も一部遅れているが、研究全体としては、当初の計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

これからやってくるであろう、ALMA Cycle 1、２の観測データを迅速に解析し、成果を国際学会での発表や査読論文として世界に公表すること、ALMA Cycle 3以降でも観測時間を取得し、研究をさらに進展させていくことが最重要である。

次年度使用額が生じた理由

悪天候やストライキにより、ALMA Cycle 1の観測実行が当初の計画より遅れ、観測データが我々の手元にやって来るのも遅れている。その結果、ALMAの観測データに基づく国際学会での成果発表も当初の計画より少ない状態である。国際研究会参加のための旅費、滞在費を次年度に繰り越す状況になっている。

次年度使用額の使用計画

国際研究会で積極的に成果発表をするために使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Multimolecule ALMA observations toward the Seyfert 1 galaxy NGC 1097 (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Martin, K. Kohno, T. Izumi, M. Krips, D. S. Meier, R. Aladro, S. Matsushita, S. Takano, J. L. Turner, D. Espada, T. Nakajima, Y. Terashima, K. Fathi, P.-Y. Hsieh, Masatoshi Imanishi, A. Lundgren, N. Nakai, E. Schinnerer, K. Sheth, T. Wiklind
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 573 ページ: 116, 13pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201425105
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the difference of torus geometry between hidden and non-hidden broad line active galactic nuclei (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ichikawa, Christopher Packham, Cristina Ramos Almeida, Andres Asensio Ramos, Almudena Alonso-Herrero, Omaira Gonzalez-Martin, Enrique Lopez-Rodriguez, Yoshihiro Ueda, Tanio Diaz-Santos, Moshe Elitzur, Sebastian F. Hoenig, Masatoshi Imanishi, Nancy A. Levenson, Rachel E. Mason, Eric S. Perlman, Crystal D. Alsip
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 未定 ページ: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Multi-line Observations of the IR-bright Merger VV 114 (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Saito, Daisuke Iono, Min S. Yun, Junko Ueda, Kouichiro Nakanishi, Hajime Sugai, Daniel Espada, Masatoshi Imanishi, Kentaro Motohara, Yoshiaki Hagiwara, Ken Tateuchi, Minju Lee, Ryohei Kawabe
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 未定 ページ: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Observations of Nearby Luminous Infrared Galaxies with Various AGN Energetic Contributions Using Dense Gas Tracers (2014)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Imanishi, Kouichiro Nakanishi
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 148 ページ: 9, 20pp
  • DOI: 10.1088/0004-6256/148/1/9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Atlas of Galaxy Spectral Energy Distributions from the Ultraviolet to the Mid-infrared (2014)
  • 著者名/発表者名: Michael J. I. Brown, John Moustakas, J.-D.T. Smith, Elisabete da Cunha, T. H. Jarrett, Masatoshi Imanishi, Lee Armus, Bernhard R. Brandl, J. E. G. Peek
  • 雑誌名: The Astrophysical Supplement Series 巻: 212 ページ: 18, 23pp
  • DOI: 10.1088/0067-0049/212/2/18
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AKARI IRC 2.5-5 Micron Spectroscopy of Infrared Galaxies over a Wide Luminosity Range (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ichikawa, Masatoshi Imanishi, Yoshihiro Ueda, Takao Nakagawa, Mai Shirahata, Hidehiro Kaneda, Shinki Oyabu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 794 ページ: 139, 12pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/794/2/139
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Near- to mid-infrared imaging and spectroscopy of two buried AGNs of the nearby merging galaxy NGC 6240 with Subaru/IRCS+AO and GTC/CanariCam (2014)
  • 著者名/発表者名: Tamami I. Mori, Masatoshi Imanishi, Almudena Alonso-Herrero, Chris Packham, Cristina Ramos Almeida, Robert Nikutta, Omaira Gonzalez-Martin, Eric Perlman, Yuriko Saito, Nancy A. Levenson
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 93, 10pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psu068
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AKARI infrared camera observations of the 3.3 micron PAH feature in Swift/BAT AGNs (2014)
  • 著者名/発表者名: Angel Castro, Takamitsu Miyaji, Mai Shirahata, Kohei Ichikawa, Shinki Oyabu, David M. Clerk, Masatoshi Imanishi, Takao Nakagawa, Yoshihiro Ueda
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 110, 20pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psu096
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visible-wavelength spectroscopy of subkilometer-sized near-Earth asteroids with a low delta-v (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Kuroda, Masateru Ishiguro, Naruhisa Takato, Sunao Hasegawa, Masanao Abe, Yuichi Tsuda, Seiji Sugita, Fumihiko Usui, Takashi Hattori, Ikuru Iwata, Masatoshi Imanishi, Hiroshi Terada, Young-Jun, Choi, Sei-ichiro Watanabe, Makoto Yoshikawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan, 巻: 66 ページ: 51, 10pp
  • DOI: 10.1093/pasj/psu041
  • 査読あり
• [雑誌論文] 銀河合体中の超巨大ブラックホールの活性化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今西昌俊
  • 雑誌名: 物理科学雑誌 パリティ 2014 08 巻: 8 ページ: 30-32
• [学会発表] 2型活動銀河核の偏光広輝線観測に対するトーラスの幾何構造の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市川幸平, Chris Packham, 上田佳宏, 今西昌俊, Los Piratas AGN team
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] IR observation and SED+spectroscopy fitting of a buried AGN in the nearby merging galaxy NGC 6240 (2015)
  • 著者名/発表者名: Tamami I. Mori, Masatoshi Imanishi, Almudena Alonso-Herrero, Chris Packham, Cristina Ramos Almeida, Robert Nikutta, Omaira Gonzalez-Martin, Eric Perlman, Yuriko Saito, Nancy A. Levenson
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 赤方偏移3.3での巨大ブラックホール--母銀河質量比計測で探る共進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口 俊宏, 濟藤 祐理子, 美濃和 陽典, 諸隈 智貴, 今西 昌俊, 大井 渚, 峰崎 岳夫, 長尾 透, 川勝 望, 松岡 健太
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] z~3.3 QSO補償光学撮像データを用いた母銀河光度・質量の推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 濟藤 祐理子, 美濃和 陽典, 今西 昌俊, 川口 俊宏, 諸隈 智貴, 峰崎 岳夫, 長尾 透, 大井 渚, 川勝 望, 松岡 健太
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] HSC 初期データと WISE を併用した Dust Obscured Galaxies 探査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鳥羽 儀樹、長尾 透、寺島 雄一、今西 昌俊、青木 賢太郎、川口俊宏、 後藤 友嗣、大薮 進喜、上田 佳宏、大井 渚、松原 英雄、稲見 華恵、Michael A. Strauss
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] High-spatial-resolution IR imaging search for buried dual AGNs in merging galaxies (2015)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Imanishi
  • 学会等名: Unveiling the AGN-Galaxy Evolution Connection
  • 発表場所: Puerto Varas, Chile
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-13