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～ Key Science Program 提案 ～
低光度AGN
土居明広（ASTRO-G ISAS/JAXA）
＋AGN-subWG/VSOP-2 SWG
Marscher et al., Wolfgang Steffen,
Cosmovision, NRAO/AUI/NSF
現在までに関わっているメンバー
-
土居明広 (ISAS/JAXA)
秦和弘 (総研大)
浅田圭一 (ASIAA)
亀野誠二 (鹿児島大)
永井洋 (NAOJ)
山田真也 (東大/すざく)
紀基樹 (NAOJ)
高橋労太 (理研)
羽賀崇史 (総研大)
全体、観測提案
観測計画、解析、M81, M104
偏波, M87
全体、M87-M84 ペア
disk-jet connection, M81
X線観測、disk-jet connection
円盤/ジェット理論, Cen A
円盤理論
解析、NGC 4261
動機
■
VSOP-2： ＡＧＮ降着円盤の直接撮像ができる
初めての望遠鏡
■
M 87 以外の有力候補天体
- 望遠鏡を向けないわけがない
- 「円盤の見えやすさ度」の分散に備えたい
- ジェット成分の卓越 ⇒ 円盤見えづらい？
- 天体の個性（傾き/降着率 etc.）
- BH質量、距離のエラー ⇒ 予想視直径のブレ
- 観測条件
■
広いパラメータ空間にわたるサンプリング
-天体個性 ← 異なるBH質量/降着率/ジェット有無
なぜ低光度AGNか？
■
空間分解には近傍天体が有利
- ほとんどが低光度ＡＧＮ
■
VLBI感度で検出可能な高温円盤
- 低エディントン比 ⇒ ADAF/RIAF
- VSOP-2 輝度温度感度 10^(8-9) Ｋ
■ 電波で明るい
- 典型的セイファートよりも
- 特に大質量ＢＨの天体
◆ 降着円盤の輝度温
度＞10^9 K で光る範
囲の半径
∝ ν^-(0.8～1.1)
◆ 空間分解能
∝ D^-1 ν^-1
⇒ 降着円盤の撮像
には、原理的に、基
線長Ｄの延長が有効
角度スケール マイクロ秒角
スペースＶＬＢＩの可能性
HALCA
(VSOP-1)
大気でリミット
進行中
ブラックホールシャドウ半径 2.5 Rs （M 87）
※ 円盤半径： ADAF scaling model (Mahadevan 1997) から算出
※ 基線長： 地上VLBI 8500 km, VSOP-2 35000 km
周波数 GHz
地上ＶＬＢＩではまだ見えていない (M 87)
86 GHz での円盤 （80 μas）?
43 GHz
43 GHz での円盤 （140 μas）?
43 GHz VSOP-2 分解能（40 μas）
1 mas
86 GHz
分解能 200 x 70 μas
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/staff/tkrichbaum/3c274.html
(Krichbaum et al.)
HALCA (VSOP-1) では見えなかった
■
■
空間分解能は到達していたのかも
しかし低周波帯のためジェットが強すぎた
VSOP 5 GHz (Biretta+2002)
5 GHz の円盤
VSOP 分解能
高周波観測の可能性
天体個性に依存
要：複数天体にトライ
43 GHz
22 GHz
8.4 GHz
⇒ 観測的には板挟み
HALCA
HALCA5 GHz
◆ 不利な点
- ジェットが暗く
フリンジ検出に難
- 観測装置感度
フラックス強度
◆ 有利な点
- 円盤が明るく
ジェット混入が小
- よりＢＨ近傍に
迫る
周波数 GHz
観測提案の案
ターゲット天体候補
■ サンプル選択の視点
1. 視直径
2. 電波強度
3. 降着率、ジェット
■ 有力候補6つ （TBD）
※ Cen A は降着率が高く、標準円盤かもしれない。 また、南天なので十分なイメージングができないかもしれない。
※ ADAF視直径は Mahadevan (1997) の scaling model で算出
M 84 (NGC 4374)
HST
VLA 5 GHz
～80 mJy ?
VLBA 43 GHz
(Ly+2004)
距離： 18.4 Mpc BH： 10^9.2 M◎ BH視直径： 3.4 μas
ADAF視直径： 75 μas @ 43 GHz, 130 μas @ 22 GHz
VSOP-2 ビームの～２ 倍弱？
Centaurs A (NGC 5128)
http://chandra.harvard.edu/photo/
(X/Submm/Opt)
～130 mJy ?
VSOP 5 GHz
(Horiuchi+2006)
距離： 4.2 Mpc BH： 10^8.4 M◎ BH視直径： 2.3 μas
ADAF視直径： 180 μas @ 43 GHz, 300 μas @ 22 GHz
VSOP-2 ビームの～４ 倍？
Sombrero Galaxy (M 104)
～70 mJy ?
HST
VLBA 8.4 GHz
(Hada et al. in prep)
ポスター出展中
距離： 9.8 Mpc BH： 10^9.0 M◎ BH視直径： 4.5 μas
ADAF視直径： 130 μas @ 43 GHz, 210 μas @ 22 GHz
VSOP-2 ビームの～３ 倍？
NGC 4261 (3C 270)
HST
～90 mJy ?
VSOP 5 GHz
(Jones+2001)
距離： 31.6 Mpc BH： 10^8.7 M◎ BH視直径： 0.7 μas
ADAF視直径： 30 μas @ 43 GHz, 51 μas @ 22 GHz
VSOP-2 ビームの～0.7 倍？
M 81 (NGC 3031)
SDSS
～110 mJy ?
VLBA 8.4 GHz
(Hada et al. in prep)
距離： 3.6 Mpc BH： 10^7.8 M◎ BH視直径： 0.7 μas
ADAF視直径： 60 μas @ 43 GHz, 110 μas @ 22 GHz
VSOP-2 ビームの～1.5 倍？
IC 1459
2MASS
～90 mJy ?
VLBA 8.4 GHz
距離： 27.0 Mpc BH： 10^9.4 M◎ BH視直径： 3.7 μas
ADAF視直径： 100 μas @ 43 GHz, 160 μas @ 22 GHz
VSOP-2 ビームの～２ 倍？
観測要求
■ 高感度の地上望遠鏡
- 低光度 AGN は弱い （<100 mJy）
- 要： GBT 100 m, phased-VLA
■ 偏波観測
- 磁場構造の解明
■ 多周波観測 （22 + 43 GHz）
- スペクトル指数マップ取得
→ ジェット/円盤、熱的/非熱的の切り分け
- 円盤サイズの周波数依存性＋イメージクオリティ
→ むしろ 22 GHz で分解するかも
■ 多数回観測
- 円盤検出の再確認
- 円盤回転の時間スケール： 日～週
観測のスコープ
■ 明らかになること
- 直接撮像による降着円盤の実証
- 輝度温度 >10^8 K ≒ 電子温度 > 10^8 K の領域の範囲
→ RIAF 的な降着流モデルの検証とチューニング
- Disk-Jet Connection
- ジェット発生イベントと円盤状態の関係
- スペクトル指数分布
- 電子は熱的か、非熱的か？
- 大局的な円盤・ジェットの磁場構造 （分解能～10-100 Rs）
■ 明らかにならないこと
- 密度分布 （光学的に厚い； 非熱的？）
- 降着流の速度場 （連続波だから）
- ３次元空間構造 （２次元投影のみ）
[ 要： 理論研究との協力 ]
研究グループ （素案/提案）
■ 現在までに検討に関わっているメンバー
-
土居明広 (ISAS/JAXA)
秦和弘 (総研大)
浅田圭一 (ASIAA)
亀野誠二 (鹿児島大)
永井洋 (NAOJ)
山田真也 (東大/すざく)
紀基樹 (NAOJ)
高橋労太 (理研)
羽賀崇史 (総研大)
全体、観測提案
観測計画、解析、M81, M104
偏波, M87
全体、M87-M84 ペア
disk-jet connection, M81
X線観測、disk-jet connection
円盤/ジェット理論, Cen A
円盤理論
解析、NGC 4261
■ 今後、チームに必要なメンバー像
- サブミリ（ALMA）、IR/可視光（すばる？）、Ｘ線（ASTRO-H）との
連携観測を担える方
- Pre-Launch Study （次ページ）を担える地上観測局の共同研究者
- 各天体のデータを深く掘り下げて分析できる学生研究者
打ち上げまでの準備
■ 地上 VLBI 観測による Pre-Launch Study
- 22/43 GHz での低光度 AGN の観測は
まだまだ経験が少ない
- 候補天体の VSOP-2 での観測可能性の検討
- 相関フラックスの推定
- 観測要求・ターゲットリストの詳細化
- 研究手法・研究グループの確立
- 他波長（サブミリ・可視・Ｘ線など）との連携観測の準備