2016 Fiscal Year Annual Research Report
Search for Intermediate-mass Black Holes in the Galactic Center Based on Molecular Line Observations
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15H03643
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
岡 朋治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10291056)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電波天文学 / 銀河系中心核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、Atacama Large Millimeter and Submillimeter Array (ALMA)を始めとする大型のミリ波サブミリ波観測装置を駆使して、我々のグループが銀河系中心分子層(CMZ)に多数発見した「高速度コンパクト雲（High-velocity Compact Cloud; HVCC）」の観測研究を協力に推進する。これによってHVCCの綿密な分類作業を行うとともに、空間・速度構造と物理状態を手がかりにそれらの起源を探る。特に、一部のHVCC中で気配がある巨大な「見えない質量」の正体を解明する。これらの解析結果に基づいて、CMZ内における巨大星団および中質量ブラックホール(IMBH)の形成・成長過程を把握し、中心核巨大ブラックホール(SMBH)の階層的形成・成長シナリオを検証する事を目的とする。
第2年度にあたる平成28年度は、野辺山宇宙電波観測所(NRO) 45m望遠鏡およびハワイのJames Clerk Maxwell Telescope (JCMT) で取得した大規模データの解析と、ブラックホール突入分子雲の磁気流体計算コードの開発を進めた。並行して、HVCC自動同定アルゴリズムの開発を進めた。孤立型HVCC CO-0.40-0.22のALMAデータの解析を進め、その中心付近に一つの点状連続波電波源を検出した。これはCO-0.40-0.22の異常な速度幅を生じる原因となったIMBH本体を検出した可能性がある。加えて、銀河系円盤部の分子雲中において一つのHVCC様構造を発見した。我々はこれを恒星質量ブラックホールが分子雲を高速通過した事により生成した構造と解釈した。銀河系内には、このような「野良」ブラックホールが1億個以上彷徨っていると考えられており、そのような自らは輝かない天体を間接的に検出する手法を見出した可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までのところ、観測・解析ともに順調に進んでおり、継続的に成果を挙げていると考えている。
第2年度終了時点までに、主要なサーベイ観測はほぼ終了し、解析・理論計算とともに結果の取りまとめを行うフェーズに入っている。大規模サーベイデータ中でHVCCを自動的に同定する計算機アルゴリズムの開発も終了し、それを大規模COデータに適用することによって完全なHVCCカタログの作成に取りかかっている。またいくつかの個別HVCCについての詳細観測・解析を進め、その成果も徐々に出始めている。ブラックホール突入分子雲の磁気流体計算コードについても、基本設計はほぼ終了し、2次元での簡単なシミュレーションは行える状態になっている。
論文執筆および出版プロセスも比較的スムースに進行している。国内外の学会・研究会においても多数の成果発表を行っており、招待講演や一般の講演会にも多く招かれている。2017年1月には2本のジャーナル論文を出版した。うち一方は、超新星残骸W44分子雲における高速度成分の発見に関するものであり、これについては、論文出版に併せて慶應義塾広報室よりプレスリリースを行った。その結果、一般紙とwebニュースに数多く掲載されるとともに、科学雑誌「Newton」において「銀河系をさまよう野良ブラックホール」という記事として研究内容を詳細に紹介された。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降の計画は、概ね当初の計画通りに進める予定である。
具体的には、現在作成中のCMZ内にあるHVCCの完全なカタログからHVCCの綿密な分類作業を行うとともに、個別のHVCCの詳細観測を強力に推進する。特にALMAを使用した孤立HVCCの観測は、その内部に潜んでいると考えられる中質量ブラックホールの存在を確認する為には本質的に重要である。並行して、個別HVCCの詳細な内部構造・運動を再現する流体シミュレーションを行い、観測事実の忠実な再現を目指す。
これらに加えて、CMZから遠く離れた銀河系円盤部においても、HVCC様の高速度分子ガス成分の探索を広げる予定である。分子ガスの詳細な分布・運動状態の解析から「見えない」重力源を検出しようとする我々の手法は、これまでにない全く新しいものでものであり、ブラックホールや重力波を研究してきた多くの研究者の注目を集めている。
以上の結果から、CMZ内における巨大星団および中質量ブラックホール(IMBH)の形成・成長過程を把握し、中心核巨大ブラックホール(SMBH)の階層的形成・成長シナリオを検証するとともに、銀河系全体にわたる「ミッシング・ブラックホール」の実体を捉える研究の端緒を切り拓く予定である。
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