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VSOP-2による水メガメーザー
の研究
萩原喜昭、Maser Sub-working
Group
研究の背景
系外銀河中に存在する水メーザーの中でも桁違いに光
度が明るく、典型的な天の川銀河中の水メーザーの百万
倍以上の光度をもつメーザーは総してメガメーザー(MM)
と呼ばれる。水MMのその巨大光度と活発な強度変動は
AGNの活動性に付随していることが知られる。メーザー
はサブパーセクスケールの高速回転円盤をトレースして
いたり、ジェットを背景とした分布が知られる。 このよう
にサブパーセクスケールでAGN降着円盤外縁部のダイ
ナミカルな構造の直接撮像を可能にする方法は、現時点
ではVLBIによる水MM観測だけである。さらに回転円盤
(disc-maser)を利用してMM銀河までの測距が可能であ
り、Hoの精密決定にも利用できる。
科学目標
1) SMBHの質量の精密計測, AGNを取り巻く多様なサブパーセクス
ケール円盤構造の研究
Case1: Thin disc
2-1) 円盤パラメータの測定 (disc thickness等)
2-2) ケプラー回転するメーザー円盤をマッピングすることで中心の
BH massを精密に出来るだけ多くのAGNで求める。
2-3) メーザー源のproper motion の測定
- BHへの質量降着プロセスの解明に向けて
2-4) AGNのdynamical centerの同定
- 円盤を貫く連続波bipolar outflowの検出 (22-43GHzでスペ
クトルの測定 => 円盤モデルの推定?)
Case 2: Thick disc
2-5) plasma torusとガス円盤の境界領域の研究
2-6) Angular momentumの測定 - もしあれば
2) ハッブル定数(Ho)の精密決定
AGNの幾何学的距離を、回転メーザー円盤モデルを利用して求める。
スペースVLBIの最高分解能を利用して地上観測で得た円盤モデル
を改善し, セファイドで測定されるHoの決定精度３％を上回る観測精
度を達成する。
目標1:最低１銀河でHoの決定精度３％未満を達成する
目標2: Hoの決定精度3%未満を5-6天体各々で達成し、N1/2乗則で
1%のHo精度を達成する
観測戦略
• AGNの中心から典型的に0.1-1 pcスケールに分布する
水メーザー源をマッピング
- メーザースペクトルから円盤構造を示唆するdisc maser
を選択的にマッピング (距離の決定(Ho)に必要)
• メーザー源と中心連続波源の相対的位置関係を明らか
にして、円盤/torus 状構造などの幾何学的解釈をし、サ
ブパーセクで分布する降着円盤外縁部の構造を求める。
円盤であれば、半径、厚みなどの物理量を測定する。
• 位置ー速度図を利用してダイナミカルな構造を測定する。
ケプラー回転が検出されれば、回転速度、回転半径から
中心のBH質量を求める
• 水メーザー源のproper motionの測定を試みる。
- 中心部方向へ移動するメーザー源があれば、質量降着の証拠
Hoの精密決定にはさらに以下が要求される
- Disc maser の円盤モデルの精密化 (VLBIモニター要)
- 系統速度付近のメーザーの速度ドリフトを単一鏡モニターで実施
水MM源サーベイの実施 (BH/AGN, Ho共通)
- disc maserは現在10天体程度だが、打ち上げまでに候補天体を
増やす。MM源を擁する AGNのサンプル数~100程度。
-多様なAGN(Narrow-line、broad-line AGN)で実施
- GBT, NRO45mでの単一鏡サーベイの実施
- 打ち上げ前、年間 200-300時間、計３年間
- 100天体/year 観測、~10-15%の検出率
- 3年間で３０天体の検出、その内新disc-maserは10-20％程度か
観測側からの要求
- 位相準拠しないと検出不可能のメーザーが殆ど (< ~200mJy)
- 円盤上メーザー源のproper motion測定に絶対位置精度が
必要(30μ秒角/year) (BH, Ho)
- 微弱なドップラー成分の観測のために
rms ~ 3 mJy /channel(7σ~20mJy /channelが必要)
- outflowの検出は連続波で rms< 1mJy (BH)
- 円盤上メーザー源のproper motion測定 (BH)
- 円盤モデルの精密化にモニターが必要 (Ho)
- 2年間、約２ヶ月毎(各々のメーザー源の短いlife-time) (Ho)
天体リスト(BH/AGN substructure)
galaxy
Vsys(km/ Flux強度 Disc ?
s)
(Jy)
(Y/N)
NGC4945
560
10
NGC4258
450
5
NGC1068
1150
0.6
NGC1052
1510
0.2
Circinus
450
10
IC2560
2930
0.3
Y
Y
Y
?
Y
Y
Phaserefence
(Y/N)
Accel.
(Y/N)
N
Y
N
Y
N
Y
N
Y
N
N
N
Y
天体リスト(Ho精密決定)
galaxy
Vsys
(km/s)
Flux強度
(Jy)
UGC3789
3325 0.13
NGC6323
7772 0.07
NGC3393
3750 0.07
Mrk1419
4932 0.04
Disc ?
(Y/N)
Y
Y
Y
?
Phaserefence
(Y/N)
Accel.
(Y/N)
Y/N
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
観測時間要求概算
• SMBH質量 /AGN sub-structure観測 (~5天体)
- ２回観測 (一回の観測で２軌道とする)
15 hr (衛星:7.5hr x 2軌道) x 2 回 x 5 天体 =
150hr
• Ho決定 (~3天体)
- 2ヶ月おき２年間モニター
15 hr x 12回 x 3 = 540hr