2017 Fiscal Year Research-status Report
高空間分解能ミリ波サブミリ波帯ガス輝線観測で探る活動銀河核トーラスの物理的起源
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17K14247
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
泉 拓磨 国立天文台, ハワイ観測所, 特任助教 (40792932)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 活動銀河中心核 / トーラス / ALMA / サブミリ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度はALMAを用いた活動銀河中心核 (AGN) トーラス研究のスタートとして、近傍宇宙の低光度AGNであるNGC 1097に対する高分解能一酸化炭素分子 (CO) 輝線観測を実施し、そのデータ解析を進めた。その結果、この低光度AGNにおける分子トーラスはガス質量面密度が、同じく近傍宇宙の高光度AGN NGC 1068のものより数倍小さく、また、幾何学的厚みも小さいことが分かった（薄い円盤）。面密度が小さいということは、星形成活動も同様に低いということを意味する。しかるに、トーラスの厚みを支える熱源が不足しているため、薄い円盤となってしまうのだと推論した。この結果は、かねてより理論的に推測されていた、「低光度AGNにおける幾何学的に厚いトーラス構造の消失」という描像と整合する。結果は論文化して発表し、多くの研究会での発表も行なった。
続いて、最近傍AGNであるCircinus銀河において、一酸化炭素分子輝線と炭素原子輝線の高分解能観測をALMAを用いて実施した。Circinusは中程度の光度を示すAGNである。データ解析の結果、分子ガスはAGN直近で幾何学的に厚いものの、半径50光年程度より外部では薄い円盤となっていることを明らかにした。一方、原子ガスは銀河中心領域全般にわたって幾何学的に厚く、分子・原子の相の違いにより、トレースしているガスの力学特性が異なることが示唆された。この多相トーラス構造は、最近の流体力学 + 化学計算モデルの結果とも整合するもので、本研究により初めて観測的に明らかになった構造である。結果は平成29年度末時点で論文化途中であり、平成30年度中に受理される予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、NGC 1097の高分解能ALMAデータを解析しきり、その結果を査読論文にまとめて出版することができた。国際・国内研究会での発表（招待講演を含む）も多数こなし、高評価を得た。
続きALMAで取得した最近傍AGNであるCircinus銀河のCO分子・C原子輝線データの解析に関しては、順調に作業が進んでおり、論文執筆段階に到達している。この間、研究協力者である鹿児島大・和田桂一教授のグループを訪問し、理論的観点から観測結果の解釈について深く議論も進めてきた。理論・観測がよく整合する結果が得られており、論文発表時のインパクトは大きいと期待できる。
さらに、当初計画していなかった研究として、極めて高いペースで質量降着しているAGNの母銀河のガスの性質を、ミリ波を通じて調査した。その結果、そうした高降着AGNはガスが豊富な系に存在することが明らかになった。この結果を外挿すると、ガスが宇宙全体で豊富だった宇宙初期時代には、斯様な高降着AGNも大量に存在していたと想定される。これは、初期宇宙で発見されつつある超大質量ブラックホールの形成過程に示唆を与える結果である。こちらも論文化して出版することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの一連の研究により、AGN周辺における分子・原子ガスのALMAによる高分解能観測データの解析（特に力学解析）、結果の解釈スキームに関して、申請者にはノウハウが蓄積されてきている。今後は、まずは現状の流れを維持して、より多くの天体で同様の研究を進め、AGNトーラスの構造の統計に基づく性質を把握したい。
さらに、トーラスの内部構造・物理化学的構造（組成等）の解明のために、観測データを理論モデルと直接比較することにも挑戦する。そのために研究協力者の鹿児島大・和田桂一氏と密に連携をとっており、「流体シミュレーションの結果を疑似観測し、それを観測と比較することで、モデルパラメータを制限する」という一連の手法を構築しつつある。平成30年度はこのスキームを確立させることに努める。
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