Transcript 高感度全天X線監視によるバイナリーブラックホールの探査

高感度全天X線監視による
巨大バイナリーブラックホール
の探査
MAXIフライトモデル
2007年2月13日
磯部直樹(理化学研究所)
with MAXI Team
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
巨大バイナリーブラックホールの観測的
証拠
周期的な光度変動 (eg, OJ 287; Sillanpaa et al 1988)
Jet core の 軌道運動 (eg, 3C 66B; Sudou et al. 2003)
Jetの歳差運動
2本のJetを持つAGN (eg, 3C 75; Owen et al, 1985)
二つの compact core をもつ AGN (eg, NGC6240;
Komossa et al, 2003)
X-Shaped Radio Galaxies (eg, 3C 315; Merritt & Ekers
2002)
Double-peaked broad emission line
etc,
2007年2月13日
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
周期的光度変動の代表例 : OJ 287
約12年
OJ 94
Project
現
在
1967年に”発見”されたBL Lac 天
体(z = 0.306)
約12年ごとに可視光のフレアを
起こす。(11.65年Silllanpa et al 1988; 11.86
年Pursimo et al, 2000)
1994年のフレアの際に、世界的
な観測キャンペーンが行われ、周
期性が確認された(OJ-94 Project)。
2005-8年にフレアが予言されて
おり、観測キャンペーンが進行中
(2005-2008 project:
http://www.astro.utu.fi/OJ287MMVI) 。
OJ287の可視光の光度曲線
(Valtonen et al, 2006)
2007年2月13日
2005年１１月にフレアがあったら
しい。
2007年秋に、もう一度フレアが予
言されている。
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
AGNの周期的変動の探査
巨大バイナリーローブラックホールを見つけるには、多
数のAGNの光度を監視して周期性を探査すればよい。
どの程度の時間間隔で観測すべきか？
周期 : T = 8.8年(M/108Mo)(r/1000rg)3/2(1+q)-1/2
(重力半径 rg = 2GM/c2, 質量比 q = m/M)
1週間に1度程度の光度測定
どの波長が良いか？
これまでは、可視光・電波が主流(eg, OJ287)
降着円盤・ジェットといえば X線 が重要
全天を監視できるX線観測装置があればよい。
既存の装置(RXTE ASMなど)は、感度が不十分
MAXI が最高の装置
2007年2月13日
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
全天X線監視装置 MAXI
国際宇宙ステーション日本実験棟
(JEM)
宇宙ステーショ
ンの運動
国際宇宙ステーション搭載
の全天X線観測装置
2008年秋にスペースシャトル
で打ち上げ予定
二つの検出器
Gas Slit Camera (GSC)
Solid-state Slit Camera (SSC)
MAXI
これまでの全天X線監視装
置の感度を一桁凌ぐ。
GSC : 1 mCrab/week
RXTE ASM : 10 mCrab
SSC
GSC
2007年2月13日
1000を超えるX線天体のX線
強度を監視できる。
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
全天X線監視装置 MAXI
Gas Slit Camera (GSC)
Solid-state Slit Camera
(SSC)
GSC
検出器
大面積比例計数管
エネルギーバンド 2 - 30 keV
視野
1.5 x 160 degree
位置分解能
0.1 degree
感度
1 mCrab / week
2007年2月13日
SSC
X線CCD(国産)
0.5 - 10 keV
1.5 x 80 degree
0.1 degree
2 mCrab / week
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
MAXIによる全天監視
2 weeks
1 day
(JAXA冨田洋氏提供)
2007年2月13日
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
MAXI
* Galactic Source
+ AGN
○ Cluster of galaxies
RXTE ASM
MAXIの感度と観測天体
1 軌道
1日
1週間
数ヶ月
PKS 2155-304
Mrk 501
3C 120
Mrk 421
OJ 287
BL Lac
ON 231
3C 345
3C66A
3C 66B
ON 325
AO 0235+164
周期性が示唆される AGN
2007年2月13日
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
多数のAGN
のX線光度
を監視でき
る
「すざく」時代のブラックホール
MAXIによるAGNの光度曲線の例
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MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
MAXIで期待される他の成果
日
AGNs
時
秒
分
Cygnus X-1
(Hayashida et al. 1998)
時間変動のタイムスケール
∝ (ブラックホール質量M)-1
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MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール
MAXI開発状況
2007年度
1
4
振
動
試
験
音
響
試
験
10
げシ
ス
テ
ム
組
み
上
1
総
合
検
査
・
試
験
4
7
10
射
場
射
場
準
備
打機
ち上
上較
げ正
(KSC)
熱
真
空
試
験
7
2008年度
2009
1
4
運用、観測、速報
(2011年まで?)
輸
送
KSC : ケネディ宇宙センター(鹿児島ではない)
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「すざく」時代のブラックホール
まとめ
AGNの周期的なX線光度変動は、巨大バイナリーブ
ラックホールの重要な観測的証拠となる。
2008年打ち上げ予定のMAXIは、史上最高の感度
を持つ全天X観測装置である。
MAXIを用いれば、100程度のAGNのX線光度を監
視でき、AGNの周期性が系統的に探査できる。
その他にも、時間変動のタイムスケールからAGNの
ブラックホール質量を見積もることも出来る。
ソフトウェアの準備状況などについては、根来氏の
ポスター講演(P.31)を参照
2007年2月13日
MAXI - Monitor of All-sky X-ray Image
「すざく」時代のブラックホール