補償光学面分光によるブラックホールが銀河形成史に果たした役割の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05389
• Research Institution: Onomichi City University
• Principal Investigator: 川口 俊宏 尾道市立大学, 経済情報学部, 准教授 (60433695)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅井 肇 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任准教授 (50291422) ; 尾崎 忍夫 国立天文台, TMTプロジェクト, 特任研究員 (60532710)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ブラックホール / 銀河 / 共進化 / ガス噴出 / 輝線 / スペクトル / 面分光 / 可視光観測

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、補償光学面分光装置を用いて観測したデータを用いて、銀河中心部巨大ブラックホール周辺のガスの運動、特に高速のガス噴出流を計測し、銀河の形成史に果たしたブラックホールの役割を解明する計画である。
新型コロナウィルス(covid19)蔓延により当初の進展計画からはずれ込んでいるものの、高速ガス噴出領域の大きさの計測と、複数発見された輝線放射領域の分布や起源の特定を慎重に進めている。可視光データの視野全面にわたり銀河回転が検出できていることもわかり、電波帯域のCO分子輝線による銀河回転の測定と同傾向であることが確認できた。本計画での計測をもとに、銀河中心部のガス噴出流を高精度分光する観測提案をすばる望遠鏡へ提出し、Rank-Aで採択されている。また、銀河中心部のガス噴出流に関する論文3編を発表した。
銀河と巨大ブラックホールの形成史を解く準解析的構造形成モデルを用いて、巨大ブラックホールが超臨界ガス降着によって形成されてきたことを明らかにする論文を発表した。特に、宇宙年齢(赤方偏移)とブラックホール質量ごとの関数として超臨界ガス降着が起きる割合を示し、将来の観測的検証へ向けた理論予測を準備した。
2021年1月に、巨大ブラックホールへのガス供給に関するNature Astronomy誌での論文発表について、記者会見と報道発表を行った。東京大学, 筑波大学, 尾道市立大学, 国立天文台のホームページにおいて解説を公開し、読売新聞、朝日新聞、産経新聞、中国新聞、日本経済新聞などで研究成果の記事が掲載された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでに得た研究成果は、欧文査読誌で複数発表してきた他、学会年会や国内外の研究会において招待講演6件(内1件は国際研究会)、一般講演13件(内3件は国際研究会)、談話会3件などで発表しており、十分な成果を挙げていると考えている。

Strategy for Future Research Activity

すばる望遠鏡とVery Large Telescopeで得た全観測データの解析をさらに進め、銀河中心部のガス動力学を明らかにする。それらを通じて、ブラックホール噴出流が銀河での星形成(銀河進化)へどれだけ影響を与えうるのか定量的に明らかにする。成果を論文発表として結実させるため、急ぎ解析結果について分担研究者らと議論を進める。

Causes of Carryover

新型肺炎(covid19)蔓延により研究活動に遅延が生じているため。翌年度に、旅費、物品費として使用予定。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Leibniz Institute for Astrophysics(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Leibniz Institute for Astrophysics
• [Int'l Joint Research] SISSA/INAF-OAS(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: SISSA/INAF-OAS
• [Journal Article] Destruction of the central black hole gas reservoir through head-on galaxy collisions (2021)
  • Author(s): Miki Yohei、Mori Masao、Kawaguchi Toshihiro
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 5 Pages: 478～484
  • DOI: 10.1038/s41550-020-01286-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XII. Extended [C ii] Structure (Merger or Outflow) in a z = 6.72 Red Quasar (2021)
  • Author(s): Izumi T., Onoue M., Matsuoka Y., M.A. Strauss, S. Fujimoto, H. Umehata, M. Imanishi, T. Kawamuro, T. Nagao, Y. Toba, K. Kohno, N. Kashikawa, K. Inayoshi, T. Kawaguchi, 他20名
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 908 Pages: 235～235
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abd7ef
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Comparison of Properties of Quasars with and without Rapid Broad Absorption Line Variability (2020)
  • Author(s): Horiuchi Takashi、Morokuma Tomoki、Misawa Toru、Hanayama Hidekazu、Kawaguchi Toshihiro
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 159 Pages: 237～237
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab83f5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Application of an X-Ray Clumpy Torus Model (XCLUMPY) to 10 Obscured Active Galactic Nuclei Observed with Suzaku and NuSTAR (2020)
  • Author(s): Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Odaka Hirokazu、Ogawa Shoji、Yamada Satoshi、Kawaguchi Toshihiro、Ichikawa Kohei
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 897 Pages: 2～2
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab96bc
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Revisiting the Soltan Argument Based on a Semianalytical Model for Galaxy and Black Hole Evolution (2020)
  • Author(s): Shirakata Hikari、Kawaguchi Toshihiro、Okamoto Takashi、Nagashima Masahiro、Oogi Taira
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 898 Pages: 63～63
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab9949
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dual Supermassive Black Holes at Close Separation Revealed by the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (2020)
  • Author(s): Silverman J.D., Tang S., Lee K.-G., T. Hartwig, A. Goulding, M.A. Strauss, M. Schramm, X. Ding, R. Riffel, S. Fujimoto, C. Hikage, M. Imanishi, K. Iwasawa, K. Jahnke, I. Kayo, N. Kashikawa, T. Kawaguchi, 他16名
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 899 Pages: 154～154
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aba4a3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Semi-analytic modelling of AGNs: autocorrelation function and halo occupation (2020)
  • Author(s): Oogi Taira、Shirakata Hikari、Nagashima Masahiro、Nishimichi Takahiro、Kawaguchi Toshihiro、Okamoto Takashi、Ishiyama Tomoaki、Enoki Motohiro
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 497 Pages: 1～18
  • DOI: 10.1093/mnras/staa1961
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Subaru Hyper Suprime-Cam view of quasar host galaxies at z < 1 (2020)
  • Author(s): Ishino Toru、Matsuoka Yoshiki、Koyama Shuhei、Saeda Yuya、Strauss Michael A、Goulding Andy D、Imanishi Masatoshi、Kawaguchi Toshihiro、Minezaki Takeo、Nagao Tohru、Noboriguchi Akatoki、Schramm Malte、Silverman John D、Taniguchi Yoshiaki、Toba Yoshiki
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72 Pages: 83-83
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa072
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tracing the Coevolution Path of Supermassive Black Holes and Spheroids with AKARI-selected Ultraluminous IR Galaxies at Intermediate Redshifts (2020)
  • Author(s): Chen Xiaoyang、Akiyama Masayuki、Ichikawa Kohei、Noda Hirofumi、Toba Yoshiki、Yamamura Issei、Kawaguchi Toshihiro、UF Abdurro’、Kokubo Mitsuru
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 900 Pages: 51～51
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aba599
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). IX. Identification of two red quasars at z > 5.6 (2020)
  • Author(s): Kato Nanako、Matsuoka Yoshiki、Onoue Masafusa、Koyama Shuhei、Toba Yoshiki、Akiyama Masayuki、Fujimoto Seiji、Imanishi Masatoshi、Iwasawa Kazushi、Izumi Takuma、Kashikawa Nobunari、Kawaguchi Toshihiro、Lee Chien-Hsiu、Minezaki Takeo、Nagao Tohru、Noboriguchi Akatoki、Strauss Michael A
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 72 Pages: 84-84
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa074
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Wide and Deep Exploration of Radio Galaxies with Subaru HSC (WERGS). III. Discovery of a z = 4.72 Radio Galaxy with the Lyman Break Technique (2020)
  • Author(s): Yamashita Takuji、Nagao Tohru、Ikeda Hiroyuki、Toba Yoshiki、Kajisawa Masaru、Ono Yoshiaki、Tanaka Masayuki、Akiyama Masayuki、Harikane Yuichi、Ichikawa Kohei、Kawaguchi Toshihiro、Kawamuro Taiki、Kohno Kotaro、Lee Chien-Hsiu、Lee Kianhong、Matsuoka Yoshiki、Niida Mana、Ogura Kazuyuki、Onoue Masafusa、Uchiyama Hisakazu
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 160 Pages: 60～60
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ab98fe
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Subaru High-zExploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). XI. Proximity Zone Analysis for Faint Quasar Spectra atz? 6 (2020)
  • Author(s): Ishimoto Rikako、Kashikawa Nobunari、Onoue Masafusa、Matsuoka Yoshiki、Izumi Takuma、Strauss Michael A.、Fujimoto Seiji、Imanishi Masatoshi、Ito Kei、Iwasawa Kazushi、Kawaguchi Toshihiro、Lee Chien-Hsiu、Liang Yongming、Lu Ting-Yi、Momose Rieko、Toba Yoshiki、Uchiyama Hisakazu
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 903 Pages: 60～60
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abb80b
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Faint End of the Quasar Luminosity Function at z ? 5 from the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey (2020)
  • Author(s): Niida Mana, Nagao Tohru, Ikeda Hiroyuki, et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 904 Pages: 89～89
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abbe11
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] NuSTAR Non-detection of a Faint Active Galactic Nucleus in an Ultraluminous Infrared Galaxy with Kpc-scale Fast Wind (2020)
  • Author(s): Chen Xiaoyang、Ichikawa Kohei、Noda Hirofumi、Kawamuro Taiki、Kawaguchi Toshihiro、Toba Yoshiki、Akiyama Masayuki
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 905 Pages: L2～L2
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abca30
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] eROSITA view of an extremely luminous infrared galaxy at z = 1.87 (2021)
  • Author(s): Y. Toba, M. Brusa, T. Liu, J. Buchner, Y. Terashima, T. Urrutia, M. Salvato, M. Akiyama, R. Arcodia, A.D. Goulding, Y. Higuchi, K.T. Inoue, T. Kawaguchi
  • Organizer: Galaxy Evolution Workshop 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Correlation between Broad Absorption Line Variability and Quasar Properties (2021)
  • Author(s): T. Horiuchi, T. Morokuma, T. Misawa, H. Hanayama, and T. Kawaguchi
  • Organizer: Galaxy Evolution Workshop 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] サブ秒角からマイクロ秒角のX線撮像を実現する多重像X線干渉計MIXIM (2021)
  • Author(s): 林田 清, 朝倉一統、佐久間翔太郎、石倉彩美、澤上拳明、鴨川航、 米山友景、野田博文、岡崎貴樹、花岡真帆、服部兼吾、松下友亮、 峯田大靖、善本真梨那、大出優一、袴田知宏、松本浩典、常深 博、 中嶋 大、粟木久光、寺島雄一、川口俊宏
  • Organizer: 日本物理学会 年次大会
• [Presentation] 富岳時代の準解析的銀河・AGN形成モデル (2021)
  • Author(s): 大木平, 白方光, 長島雅裕, 西道啓博, 川口俊宏, 他3名
  • Organizer: 日本天文学会 春期年会
• [Presentation] Hungry black hole: 銀河衝突によるAGNの活動停止とduty cycleとの関係 (2021)
  • Author(s): 三木洋平，森正夫，川口俊宏
  • Organizer: 日本天文学会 春期年会
• [Presentation] AGNクラスタリングで探る超巨大ブラックホール成長史 (2020)
  • Author(s): 大木平, 白方光, 長島雅裕, 西道啓博, 川口俊宏, 岡本崇, 石山智明, 榎基宏
  • Organizer: 日本天文学会 秋期年会
• [Presentation] サブ秒角からマイクロ秒角の角度分解能による活動銀河核のＸ線撮像：MIXIMを例にした長期的展望 (2020)
  • Author(s): 林田 清, 朝倉一統, 野田博文, 米山友景, 岡崎貴樹, 佐久間翔太郎, 石倉彩美, 花岡真帆, 服部兼吾, 澤上 拳明, 松下友亮, 峯田大靖, 松本浩典, 粟木久光, 寺島雄一, 川口俊宏
  • Organizer: 日本天文学会 秋期年会
• [Presentation] 超小型衛星による超精密フォーメーションフライト実証計画 (2020)
  • Author(s): 五十里 哲，川村静児，安東正樹，松尾太郎，林田清，武者満，金田英宏，藤井友香，川口俊宏， 河野功，中須賀真一，佐藤訓志
  • Organizer: 第64回 宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] 超巨大ブラックホールの周辺を空間分解観測する多重像X線干渉計 MIXIM計画 (2020)
  • Author(s): 林田 清, 朝倉一統 石倉彩美、佐久間翔太郎、 米山友景 、野田博文、 澤上拳明、鴨川航、岡崎貴樹、 花岡真帆、服部兼吾、 松下友亮、 峯田大靖、善本真梨那、大出優一、袴田知宏 、 松本浩典 、常深博, 中嶋 大、粟木久光 、寺島雄一 、川口俊宏, 伊藤琢博、河野功、五十里哲
  • Organizer: 第64回 宇宙科学技術連合講演会
• [Presentation] Sub-arcsecond to μ-arcsecond x-ray imaging with Multi Image X-ray Interferometer Method (MIXIM): Concept and scalablemission plans (2020)
  • Author(s): K. Hayashida, K. Asakura, A. Ishikura, S. Sakuma, T. Hanasaka, T. Kawabata, T. Yoneyama, H. Noda, K. Okazaki, M. Hanaoka, K. Hattori, K. Sawagami, W. Kamogawa, Y. Matsushita, T. Mineta, M. Yoshimoto, T. Hakamata, Y. Ode, H. Matsumoto, H. Tsunemi, H. Nakajima, H. Awaki, Y. Terashima, T. Kawaguchi
  • Organizer: SPIE2020 Astronomical Telescopes&Instrumentation
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] ブラックホールに関する論文がNature Astronomy誌に掲載されました
  • URL: https://www.onomichi-u.ac.jp/docs/2021011200027/
• [Remarks] これまでの研究紹介(川口 俊宏)
  • URL: https://www.onomichi-u.ac.jp/kohyo/about_teacher/teacher/Kawaguchi_researchintroduction.html?node_id=2381
• [Remarks] 冬眠するブラックホール ～銀河衝突がもたらす大質量ブラックホールのエネルギー源の流失～
  • URL: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0310_00026.html
• [Remarks] クェーサーの明るさと中心からの噴出ガスの変動との間の密接な関係を解明
  • URL: http://www.miz.nao.ac.jp/ishigaki/contents/200503article
• [Remarks] 宇宙の重量級同士の稀な出会い -合体過程の超大質量ブラックホールを発見-
  • URL: https://www.ipmu.jp/ja/20200827-DualQuasar-SMBH