Transcript ALMAでさぐる活動的銀河中心核

メーザー観測によるＡＧＮの研究
中井直正
（筑波大学数理物質科学研究科物理学専攻）
ＡＧＮの水メーザー観測
１．メーザー観測の意義
２．観測の現状
３．ＶＳＯＰ－２による観測
1
ＡＧＮの水メーザー観測の御利益
(1) ブラックホールの有無と質量の測定
(2) 質量降着率の起源（の一部）
(3) 銀河の形成と進化の手がかり？
(4) 銀河距離の直接測定 （Ho）
2
AGNの水メーザーの探査
単一鏡（GBT-100m, EB-100m,Tid-70m,Spain-70m,NRO-45m）
• 探査＞１０００ 銀河
• 検出～80 銀河
• ＡＧＮ： Seyfert 2, LINER, Seyfert 1（少）,
通常銀河(隠れたAGN)（少）
• 距離： zmax = 2.64 (Violete Impellizzeri et al. 2008 Nature 46, 927)
0.660 (Barvainis &Antonucci, 2005 ApJ 628, L89)
（但し、ほとんどは<7000 km/s）
• S～0.003－5 Jy
• L～数十Loー数百Lo（メガメーザー）ー23000Lo
3
VLBI観測による円盤構造の検出
S > 0.1 Jy （感度限界にある）
VLBI: VLBA+pVLA+GBT(米)+EB,
LBI(豪)
９銀河
北天から観測
Ｎ４２５８、Ｎ１０６８、Ｎ３０７９、N3393、ＩＣ２５６０、
IC1481、N4945, UGC3789
(N1052, TXS2226-184)
南天から観測
4
Ｃｉｒｃｉｎｕｓ
御利益（１）
ブラックホール質量の精密測定
Miyoshi etc 1995 Nature 373, 127
NGC 4258
D = 7.2 Mpc
V = 770 – 1080 km/s
R = 0.14 – 0.28 pc
ケプラー回転
MBH = 3.9 x 107 Mo
Mdisk < 105 Mo
中心天体
R<0.01pc ⇒ BH
V rot  R
Vrot
 0 .5
R
5
IC 1481
(Mamyoda et al. 2009 PASJ, in press)
中心力
2
V rot
r
  r
ポテンシャル
 (r )  
GM
bh
r
  (M
disk
, rin , rout , b )
円盤の面密度分布
 (r )  r
b
質量
Mdisk(<rout) = 4.3±0.3 ×107 Mo
MBH < 107 Mo
V rot  r
 0 . 19  0 . 04
6
UGC 3789
(M. Reid, et al. 2009 ApJ 675, 287)
Mdisk = 0.6 ×107 Mo
MBH = 0.8 ×107 Mo
(Jean-Marc Hure, et al.
in preparation)
7
マンゴリアン関係
光学観測
（低角分解能）
↓
ＢＨ質量：過大見積
8
御利益（２）
質量降着率の起源（の一部）

M  2  r  ( r )V inlow
9
御利益（３）
銀河の形成と進化の手がかり？
NGC 4258
10
IC2560
(Ishihara etc 2001 PASJ 53, 215; Yamauchi etc 2009, PASJ submitted )
D = 26 Mpc
R = 0.087 – 0.335 pc
V = 213 – 418 km/s
H/Rin < 1 / 7
11
Yamauchi, etc
2009 in preparation
先天？
銀河形成
後天？
外から角運動量
水メーザー銀河の銀河円盤の傾き角
12
御利益（４）
銀河距離の直接測定（Ho）
V rot  1
r
ケプラー回転
左右の対称性が良い
⇒ 円軌道
13
回転円盤
V //  V rot sin 
x  R sin 
 V // 
V rot
x x
R
14
Blue-shifted
Systemic
Red-shifted
システム速度成分
の加速度
 
dV //
dt
 10 . 24  0 . 38 [km/s/yr]
必ず α＞０
Haschick & Baan 1994 ApJ
Nakai etc 1995 PASJ
Greenhill etc 1995 A.Ap
15
距離の決定（方法１）
V rot ( i )  V rot sin i  R  sin i  R
d
sin i
dt
if   1 [rad],
V // ( i )  V rot ( i ) sin   V rot ( i )
 
dV // ( i )
dt
 R 
 V rot ( i )
V rot ( i )
d
dt

V rot ( i )
2
R sin i
2
 sin i
[pc]
VLBI  r [ rad ]
 D 
R
[pc]
r
 2  V (i ) 

  
 i 
 r
rot
 
 D  D 






 V (i ) 
  
 tan i 
 r
rot

 
2
2
2





1
2
16
距離の決定（方法２）
VLBI  proper motion of maser spots
 
dx
[rad/yr]
dt
rotation of the disk
L  V rot dt  Ddx
D 
V rot
dx / dt

[pc]
V rot ( i )
 sin i
2
2
  V (i ) 
  

 i  
rot
 

 D  D 


 


 V (i ) 
 tan i  
  

  rot

2
1
2
If D  7 Mpc, V rot ( i )  1000 km/s, i  90  ,
exptected   30 [  as/yr]
17
ＶＳＯＰ－２による観測
現在
ＶＬＢＩによるメーザー円盤の構造研究
⇒ 感度限界にある
（空間分解能ではない）
ＶＳＯＰ－２による観測
主＝空間分解能の向上
⇒ 苦しい！！！
18
ＶＳＯＰ－２ の相手局
北天
・ＧＢＴ-100m
・phased VLA （＝130mφ）
・EB-100m
・スペイン 70m
・野辺山 45m
南天
・Tid. 70m
・phased CA?
19
提案（１） 南天の銀河
フラックスの大きいものに限る
ＮＧＣ４９４５ （Decl. = －49°、S~8Jy）
・Greenhill et al (1997)
VLBAの２局１基線のみ
・Shibata 提案
ハワイ＋オーストラリア
・Nakai,Yamauchi,Shibata, etc 提案
VERA 2局、上海 （＋豪、ハワイ？）
20
提案（２） 銀河の距離測定
フラックスの大きいものに限る
方法１
VLBA、VSOP-2
方法２（システム成分の固有運動）
高空間分解能（＋感度）
VSOP-2
候補＝NGC4258, IC2560, N5495（弱い）、
UGC3789（弱い）
方法１と組み合わせて、円軌道であることを確認
21
22
23
メーザー円盤の例：NGC3079
(Yamauchi, etc 2004)
24
NGC3079
Central mass M~(2-3) x 106 Mo
Maser disk
R=0.4 – 1.2 pc
H/Rin = 1 / 3
Velocity dispersion σV= 50 km/s
X-ray
L(2-10keV) =1042-1043 Lo
25
メーザー円盤の例：IC1481
Vrot∝R-0.3
Massive disk
Mdisk ~ Mcent ~ 106 Mo
26
メーザー円盤の構造
(VLBA)
R(pc)
2H(pc) H/Rin σV (km/s)
Tｙｐｅ Ａ
NGC4258 0.14-0.28 <0.0003 <0.001 <10
IC 2560
0.09-0.34 <0.025 <0.14 <10
（静水圧平衡）
Mdisk<10-2 MBH (Kepler)
Ｔｙｐｅ Ｂ
NGC1068 0.62-1.1
0.06
0.05
40
NGC3079 0.4 – 1.2 0.3
0.38
50
IC1481
3.8 – 14 0.9-4.4 0.3-1.2 20
27
（ランダム軌道）
Mdisk ~ MBH (sub-Kepler)
質量降着率
Type A (thin disk: N4258, IC2560)
Mdisk/MBH<<1, Keplerian, pure circular rot.
⇒ small viscousity
⇒ low accretion rate
L(2-10keV)~1040-1042 (erg/s)
Type B (thick disk: N1068, N3079, IC1481)
Mdisk/MBH~1, large σV,
⇒ large viscousity
⇒ large accretion rate
L(2-10keV)~104１-1044 (erg/s)
28
Type A
H2O Maser
X-ray (ASCA, 0.5-10 keV)
29
Type B
H2O maser
X-ray (ASCA , 0.5-10 keV)
Fe(Kα) at 6.4keV
30
EW(Fe) ⇔ Shigh/Ssystem
A
B
Fe (kα) at 6.4 keV
neutral
fluorescence from
cold gas illuminated
by IC from AGN
31
Absorption ⇔ Shigh/Ssystem
Photon Index
N(H)
32
33
ＡＧＮ統一モデルの修正
セイファート１型と２型の違い
• 統一モデル
円盤の見る角度の違い
• 修正モデル
円盤の厚みの違い（Ａ型、Ｂ型）
＋ 円盤の見る角度の違い
34
Ｓｈｉｇｈ／Ｓsystem
Type A
Type B
35
銀河円盤と中心核pcスケール円盤の回転
NGC4258
36
IC2560
(Ishihara etc 2001 PASJ 53, 215; Yamauchi etc 2007 in preparation )
D = 26 Mpc
R = 0.087 – 0.335 pc
V = 213 – 418 km/s
H/Rin < 1 / 7
37
銀河円盤と中心核円盤の傾きは独立
38
原因
• 銀河形成時？
CDMモデル －＞小銀河の合体
（和田等）
z=10 -> 2 (独立回転を維持)
z=0 まで維持？
• 小銀河、ガスが落下？
最近、角運動量を持ち込んだ？
39
まとめ
AGN
（１） (sub)pcスケールガス円盤に２種
thin ⇔ thick (massive)
（２） 降着率に影響（支配している？）
（３） 中心核ｐｃスケール円盤と銀河円盤の
回転は独立
40