2022 Fiscal Year Annual Research Report
Deciphering the origin of supermassive black holes through the comprehensive study of multiple AGNs
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19H00697
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
梅村 雅之 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70183754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 透 愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 教授 (00508450)
松田 有一 国立天文台, アルマプロジェクト, 助教 (20647268)
高橋 労太 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (40513453)
大内 正己 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (40595716)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 巨大ブラックホール / 活動銀河核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
理論の全体計画は，AGNブラックホールへの質量降着とそのスペクトルの精密な計算，並びにAGNと銀河の宇宙論的な共進化シミュレーション，超巨大ブラックホール合体のシミュレーションを行うことである。今年度は，ブラックホール周りの一般相対論的輻射輸送を完全に解くことが出来る２次元ARTISTコード（開発済）を光子数を保存する3次元コードに拡張し，新たなコード"CARTOON"を開発し，論文として取りまとめた。そして，これを一般相対論的磁気流体コードに組み込んで，ブラックホールへの超エディントン降着，亜エディントン降着，ホイル・リットルトン降着についてのシミュレーションのモデルを構築した。観測の全体計画は，赤方偏移2～3における多重AGNの狭帯域（NB）フィルターを用いた広域サーベイを実施し，検出された多重AGN候補天体に対し面分光装置を使った分光追観測を行うことである。さらに，多重AGNの周辺環境や母銀河に対し，X線，可視・赤外，電波・サブミリ波の多波長観測の計画を策定する。AGN検出確率を上げるために本計画では，(1) Lya輝線に加えてAGNに特徴的なCIV, HeII輝線のコンビネーションを使う，(2) 狭帯域（NB）フィルターを並べて1型AGNに特徴的な速度幅の広い輝線を捉える，という2つの戦略を遂行する。今年度は，本課題で開発した狭帯域（NB）フィルターNB506を用いて，NB497/NB506/NB515(NB527)を並べることで，すばる/HSCによるz=3.1-3.3の20,000km/s以上の線幅をもつLya輝線も検出する観測プロポーザルが採択され，観測の一次データを取得した。
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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
理論では，一般相対論的輻射輸送２次元ARTISTコードの3次元拡張コードの開発が順調に進んだ。そして，これを一般相対論的磁気流体コードに組み込んで，ブラックホールへの超エディントン降着，亜エディントン降着，ホイル・リットルトン降着についてのシミュレーションのモデルを構築することができた。観測では，開発したNB506フィルターを用いて，NB497/NB506/NB515(NB527)を並べることでz=3.1-3.3の20,000km/s以上の線幅をもつLya輝線も検出するプロポーザルをすばる/HSCに提出し採択された。そして，観測の一次データを取得し，Lya輝線に加えてAGNに特徴的なCIV, HeII輝線のコンビネーションを探すデータベースの構築の準備ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，新たに開発した3次元の一般相対論的輻射輸送コードCARTOONを用いた理論計算と，多重AGNと母銀河およびその周辺環境の多波長観測を突き合わせた統合研究により，マゴリアン関係成立のプロセスを紐解き，超巨大ブラックホールの起源を明らかにする。理論の全体計画は，AGNブラックホールへの質量降着とそのスペクトルの精密な計算，並びにAGNと銀河の宇宙論的な共進化シミュレーション，超巨大ブラックホール合体のシミュレーションを行うことである。具体的には，CARTOONコードを一般相対論的磁気流体コードに組み込んで，一般相対論的輻射磁気流体コードを開発し，これを用いてブラックホールへの超エディントン降着，亜エディントン降着，ホイル・リットルトン降着についてシミュレーションを行い，これまでにない精密降着円盤モデルを構築する。観測の全体計画は，赤方偏移2～3における多重AGNの狭帯域（NB）フィルターを用いた広域サーベイを実施し，検出された多重AGN候補天体に対し面分光装置を使った分光追観測を行うことである。さらに，多重AGNの周辺環境や母銀河に対し，X線，可視・赤外，電波・サブミリ波の多波長観測のプロポーザルを策定する。そして，本研究課題で開発した狭帯域（NB）フィルターNB506と，既存のNB497，NB515，NB527フィルターを組み合わせ，COSMOS天域の赤方偏移z ～ 3の150cMpc×150cMpc×280cMpc の領域内のAGNの完全なマップを作成し，多重AGNの数密度を決定するとともに，ホスト銀河と多重AGNの相関関係を導き出す。
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