高頻度・高解像度ＶＬＢＩ観測による巨大ブラックホールジェットの生成機構解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J03094
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 秦 和弘 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 電波天文学 / 超長基線電波干渉計(VLBI) / 活動銀河核 / ブラックホール / 相対論的ジェット

Outline of Annual Research Achievements

活動銀河中心核における相対論的ジェットの生成機構解明は現代天文学における究極的課題の1つである。本課題では最近傍の巨大ブラックホール(BH)ジェットM87を対象に、BHから10~10000シュバルツシルト半径(Rs)における速度場や構造の精密調査を実施し、世界に先駆けて磁場駆動型ジェット生成理論の直接検証を目指す。本目的達成に向け、高い解像度を備えた日本のVLBI専用アレイVERA、高い感度を実現する欧州VLBIネットワーク(EVN)を用いた高頻度モニター、更には日伊共同VLBI観測網、米国VLBI観測網VLBAを用いたBH最近傍の撮像観測を実施する。
今年度は前年から続くイタリアIRA滞在が10月で終了し、後半11月からは国立天文台に拠点を移して研究活動を行った。主に2012~2013年に観測したVERAおよびEVNデータを解析、整理、統合する作業が中心であった。特に当初の予定にはなかったのだが、GeVガンマ線望遠鏡Fermiや米国TeVガンマ線望遠鏡VERITASとの同時コラボレーション観測が実現し、2012年に起こったM87で起こった超高エネルギーガンマ線フレアに同期して、VERAでモニターしていた中心核から非常に強い電波増光を検出することに成功した。本結果は、これまで長らく論争が続いていたM87からのガンマ線が、BHから僅か数10Rs以内の領域に起因することを決定的にした大変重要な成果である。本成果は国内外多くの研究会、及び査読論文（うち筆頭著者1報）にて発表した。
日伊共同VLBIについては前年度フリンジ未検出に終わった教訓を踏まえ、最善の準備を尽くして2014年2月に２度目の試験観測を実施した。現在相関処理を実施中であり、2015年度前半中には結果が得られる見込みである。
尚、本研究の土台である研究代表者の博士論文は平成26年度井上科学振興財団研究奨励賞を受賞した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前年度に続き本年度も当初の計画通り概ね順調にM87観測データの取得、解析が進んでいる。更にはGeVガンマ線望遠鏡Fermiや米国TeVガンマ線望遠鏡VERITASなどとの国際多波長同時観測が実現するなど、当初の予定を上回る国際協力を達成することができている。
日伊共同VLBIについては前年度の経験を踏まえ２回目の試験観測を実施した。現在は相関処理待ちの状態ではあるが、フリンジ検出に向けて可能な限りのバグ修正を行い、着実に前進している。

Strategy for Future Research Activity

VERA/EVN観測については現在は観測データの解析の多くが完了し結果が貯まってきたという状況である。磁場駆動モデルが予想するような加速の兆候は確かに見え始めており、VERA/EVNによる高頻度モニターの努力が実を結びつつある。最終年度はこれらをモデルを比較考察し、査読論文にまとめて総仕上げとしたい。日伊共同VLBIについては、今年度観測したデータの相関処理が2015年4月-5月頃に行われる予定である。フリンジ検出を成功させ、本格的な科学成果を創出したいと考えている。

Remarks

平成２６年度（第３１回）井上科学振興財団　井上研究奨励賞　受賞

Research Products

• [Journal Article] A strong radio brightening at the jet base of M87 during the elevated very-high-energy gamma-ray state in 2012 (2015)
  • Author(s): Hada, K., Giroletti, M., Kino, M., Giovannini, G., D'Ammando, F., Cheung, C. C., Beilicke, M., Nagai, H., Doi, A., Akiyama, K., and 11 coauthors
  • Journal Title: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium Volume: 313 Pages: 340-345
  • DOI: 10.1017/S174392131500246X
• [Journal Article] Probing the precise location of the radio core in the TeV blazar Mrk 501 with VERA at 43 GHz (2015)
  • Author(s): Koyama, S., Kino, M., Doi, A., Niinuma, K., Hada, K., Nagai, H., Honma, M., Akiyama, K., Giroletti, M., Giovannini, G., and 6 coauthors
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psu144
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A strong radio brightening at the jet base of M87 in the period of the elevated TeV gamma-ray state in 2012 (2015)
  • Author(s): Hada, K., Giroletti, M., Kino, M., Giovannini, G., D'Ammando, F., Cheung, C. C., Beilicke, M., Nagai, H., Doi, A., Akiyama, K., and 11 coauthors
  • Journal Title: 2014 Fermi Symposium proceedings - eConf C14102.1 Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Magnetization degree at the jet base of M87 derived from the event horizon telescope data: Testing magnetically driven jet paradigm (2015)
  • Author(s): Kino, M., Takahara, F., Hada, K., Akiyama, K., Nagai, H., and Sohn, B. W.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ソンブレロ銀河中心に潜む巨大ブラックホールの周辺構造 (2015)
  • Author(s): 秦和弘
  • Journal Title: 物理科学月刊誌パリティ Volume: 第30巻1号 Pages: 48-49
  • Open Access
• [Journal Article] VLBI observations of bright AGN jets with the KVN and VERA Array (KaVA): Evaluation of imaging capability (2014)
  • Author(s): Niinuma, K., Lee, S.-S., Kino, M., Sohn, B. W., Akiyama, K., Zhao, G-Y., Sawada-Satoh, S., Trippe, S., Hada, K., Jung, T., and 62 coauthors
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Pages: 103-118
  • DOI: 10.1093/pasj/psu104
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multi-frequency, multi-epoch VLBI observations of the M87 jet (2014)
  • Author(s): Hada, K., Giroletti, M., Giovannini, G., Doi, A., Kino, M., Nagai, H., Honma, M., and Kawaguchi, N.
  • Journal Title: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium Volume: 304 Pages: 106-107
  • DOI: 10.1017/S1743921314003482
• [Journal Article] Very Long Baseline Interferometry observations: the closest look at the cores of AGN (2014)
  • Author(s): Giroletti, M., Lico, R., Hada, K., and Giovannini, G.
  • Journal Title: Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium Volume: 304 Pages: 71-77
  • DOI: 10.1017/S1743921314003378
• [Journal Article] A Strong Radio Brightening at the Jet Base of M 87 during the Elevated Very High Energy Gamma-Ray State in 2012 (2014)
  • Author(s): Hada, K., Giroletti, M., Kino, M., Giovannini, G., D'Ammando, F., Cheung, C. C., Beilicke, M., Nagai, H., Doi, A., Akiyama, K., and 11 coauthors
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 788 Pages: 165-177
  • DOI: 10.1088/0004-637X/788/2/165
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Relativistic Electrons and Magnetic Fields of the M87 Jet on the ~10 Schwarzschild Radii Scale (2014)
  • Author(s): Kino, M., Takahara, F., Hada, K., and Doi, A.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 786 Pages: 5-12
  • DOI: 10.1088/0004-637X/786/1/5
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Limb-brightened Jet of 3C 84 Revealed by the 43 GHz Very-Long-Baseline-Array Observation (2014)
  • Author(s): Nagai, H.; Haga, T.; Giovannini, G.; Doi, A.; Orienti, M.; D'Ammando, F.; Kino, M.; Nakamura, M.; Asada, K.; Hada, K.; Giroletti, M.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 785 Pages: 53-58
  • DOI: 10.1088/0004-637X/785/1/53
  • Peer Reviewed
• [Presentation] VLBA+GBT at 86GHzによるM87ジェット生成領域の高分解能・高感度イメージング (2015)
  • Author(s): 秦和弘, 紀基樹, 永井洋, 本間希樹, 秋山和徳, 田崎文得, 萩原喜昭, 土居 明広, G.Giovannini, M.Giroletti
  • Organizer: 2015年日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] Core-shift observations of M87 jet (2014)
  • Author(s): Hada, K.
  • Organizer: The international workshop "Multi-frequency view of AGN core-shift effect"
  • Place of Presentation: Daejeon, Korea
  • Year and Date: 2014-12-18 – 2014-12-19
  • Invited
• [Presentation] AGN jet studies with VLBI in the world (2014)
  • Author(s): 秦和弘
  • Organizer: 2014年度VLBI懇談会シンポジウム
  • Place of Presentation: 国土地理院（茨城県）
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-31
  • Invited
• [Presentation] A strong radio brightening at the jet base of M87 in the period of the elevated TeV gamma-ray state in 2012 (2014)
  • Author(s): K. Hada, M. Giroletti, M. Kino, G. Giovannini, F. D’Ammando, C. C. Cheung, M. Beilicke, H. Nagai, A. Doi, K. Akiyama, M. Honma, K. Niinuma, C. Casadio, M. Orienti, H. Krawczynski, J. L. Gomez, S. Sawada-Satoh, S. Koyama, A. Cesarini, S. Nakahara, M. A. Gurwell
  • Organizer: Fifth International Fermi Symposium
  • Place of Presentation: Nagoya University, Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2014-10-20 – 2014-10-24
• [Presentation] M87 results from ongoing EATING collaboration (2014)
  • Author(s): Hada, K.
  • Organizer: East Asia to Italy: Nearly Global VLBI
  • Place of Presentation: Bologna, Italy
  • Year and Date: 2014-10-14 – 2014-10-15
  • Invited
• [Presentation] Continuing EVN monitoring of HST-1 in the jet of M87 (2014)
  • Author(s): Hada, K., Giroletti, M., Giovannini, G., Casadio, C., Beilicke, M., Cesarini, A., Cheung, T., Doi, A, Gomez, J.L., Krawczynski, H., Kino, M., Nagai, H
  • Organizer: 12th European VLBI Network Symposium
  • Place of Presentation: Cagliari, Italy
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [Presentation] A strong radio brightening at the jet base of M87 during the elevated very-high-energy gamma-ray state in 2012 (2014)
  • Author(s): K. Hada, M. Giroletti, M. Kino, G. Giovannini, F. D’Ammando, C. C. Cheung, M. Beilicke, H. Nagai, A. Doi, K. Akiyama, M. Honma, K. Niinuma, C. Casadio, M. Orienti, H. Krawczynski, J. L. Gomez, S. Sawada-Satoh, S. Koyama, A. Cesarini, S. Nakahara, M. A. Gurwell
  • Organizer: IAU Symposium 313: Extragalactic jets from every angle
  • Place of Presentation: Puerto Ayora, Ecuador
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [Presentation] A strong radio brightening at the jet base of M87 during the elevated VHE gamma-ray state in 2012 (2014)
  • Author(s): K. Hada, M. Giroletti, M. Kino, G. Giovannini, F. D’Ammando, C. C. Cheung, M. Beilicke, H. Nagai, A. Doi, K. Akiyama, M. Honma, K. Niinuma, C. Casadio, M. Orienti, H. Krawczynski, J. L. Gomez, S. Sawada-Satoh, S. Koyama, A. Cesarini, S. Nakahara, M. A. Gurwell
  • Organizer: Bologna High Energy Meeting 2014
  • Place of Presentation: Bologna, Italy
  • Year and Date: 2014-04-08 – 2014-04-08
• [Remarks] 活動銀河M87の高エネルギーガンマ線フレアに伴う電波増光をキャッチ
  • URL: http://veraserver.mtk.nao.ac.jp/hilight/2014_hada.html
• [Remarks] 活動銀河M87のガンマ線フレア、電波でも増光を観測
  • URL: http://www.astroarts.co.jp/news/2014/09/05m87/index-j.shtml
• [Remarks] 高エネルギーガンマ線フレアに伴う電波増光を検出…M87で発生
  • URL: http://response.jp/article/2014/09/08/231867.html
• [Remarks] 公益財団法人 井上科学振興財団 平成２６年度（第３１回）井上研究奨励賞
  • URL: http://www.inoue-zaidan.or.jp/f-02.html