Understanding the mass growth process of supermassive black holes from ALMA high-angular-resolution observations

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宇宙に存在する銀河の中心には、ほぼ100%の確率で超巨大ブラックホールが存在し、銀河の星と中心の超巨大ブラックホールの質量の間には相関があることが観測から分かっている。従って、銀河と超巨大ブラックホールは互いに影響を及ぼし合いながら、「共進化」してきたと考えられている。今まさに超巨大ブラックホールに盛んに物質が落ち込んで活動的になり、周囲の降着円盤が非常に明るく輝いている活動銀河中心核は、宇宙の超巨大ブラックホールの質量成長を理解する上で極めて重要な天体である。電波の(サブ)ミリ波で高空間分解能が実現し、超巨大ブラックホールのすぐそばに存在する高密度分子ガスからの輝線を観測できるALMAは、本研究を進める上で極めて強力な観測施設である。本年度は、活動銀河中心核を持つ合体銀河の、183GHzの水メーザーのALMA観測データを詳しく解析した。これまでより10倍近く高解像度になったことにより、向こう側に遠ざかる成分とこちら側に近づく成分を空間分解して、回転運動の検出に成功した。そこから、中心の超巨大ブラックホールの質量が太陽の1000万倍から1億倍程度であると見積もった。また、10個の合体銀河の中心核の分子ガスの物理的性質を詳細に調べ、活発に質量降着する超巨大ブラックホールを持つ銀河は、そうでない銀河に比べて、より高密度で高温の分子ガスが中心核付近に集中して分布していることを定量的に見出した。研究結果を主著査読論文として投稿し、受理された(Imanishi et al. 2023 ApJ in press, arXiv:2303.08178)。一連の研究成果に関して、国際学会で50分の招待レビュー講演を1回、招待講演を1回、国内の研究会で1回の招待講演を行った。また、私が成果創出に重要な貢献をした共著査読論文も11編出版/受理された。