Infrared probing into particle acceleration by magnetic turbulence associated with astrophysical jets from active galactic nuclei

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本研究では、活動銀河中心核から噴出する宇宙ジェットによって生じる乱流による粒子加速の証拠を、赤外線・サブミリ波による観測でとらえることを目的としている。ジェットは宇宙最大の粒子加速器の一つであり、標準的な描像ではジェットによって生じる衝撃波が支配的な粒子加速機構だと考えられている。一方で、ジェットや衝撃波に伴って発生する乱流が、効率的な加速機構として機能することが理論的に予言されているが、その観測的な証拠は得られていない。本研究では、乱流によって生じる粒子のスペクトルが衝撃波加速よりもハードな点に着目し、乱流加速による粒子のシンクロトロン放射強度が赤外線やサブミリ波の帯域において衝撃波によるシンクロトロン放射強度を上回ると考えた。そこで、これまでジェットの研究ではあまり活用されてこなかった、赤外線やサブミリ波の観測によって、乱流加速の証拠の探査を進めている。これまでの研究により、電波銀河Pictor Aのジェット終端衝撃波である西側ホットスポットの赤外線スペクトルに、乱流加速の証拠とみられる超過成分を発見した。一方で、電波銀河Cygnus Aの東側ホットスポットからは、そのような兆候を観測することはできなかった。本年度はこれらの成果を、国際研究会で幅広く報告し、成果の普及に努めた。また、Pictor Aの西側ホットスポットについては、アルマ望遠鏡アタカマ・コンパクトアレイによる観測が実施され、この天体から405 GHzのサブミリ波放射の検出に初めて成功した。この結果をもとに、Pictor Aの西ホットスポット内の乱流加速に関連する物理量の修正を行った。その結果は、すでに国際研究会で速報するとともに、投稿論文にまとめつつある。