ガスの超高空間分解能観測で明らかにする、銀河進化におけるブラックホール成長過程

超高空间分辨率气体观测揭示星系演化中的黑洞生长过程

• 批准号: 19K14763
• 负责人: 大西 響子
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K14763/
• 关键词: 銀河進化; 超巨大ブラックホール; ブラックホール成長

銀河の進化過程は近代天文学における主要な未解決問題である。全ての銀河中心には超巨大ブラックホール(Black Hole; BH)が存在するとされ、銀河とBHが影響を及ぼし合いながら進化する事(共進化)が観測的に示されてきている。銀河とBHの共進化を明らかにする事は宇宙の基礎構成要素である銀河の形成進化過程の解明において極めて重要な意味をもつが、これまでに共進化の具体的シナリオは数値計算からのみ提案されてきた。そこで本研究では、BH近傍へのガス流入過程を過去最高の空間分解能で観測し、力学モデルを用いて、BH成長率をこれまでになく精密に見積もることを目的とした。最終的にはBH成長率と母銀河との関連性を明らかにし、共進化過程におけるBH成長の詳細を観測的事実から初めて定量的に解明することを目指した。具体的な業績としては、銀河に広く存在する分子ガスである一酸化炭素(CO)を用いて観測した20天体を、BH近傍を分解する高空間分解能で描画し、剛体回転の力学モデルを当てはめて流入の起こる位置を明らかにした。また、この流入運動を力学的に定義するために流体力学モデルを導入し、分子ガスの複雑な運動を明らかにするモデルの開発に取り組んだ。ここまでの研究内容は現段階で論文にまとめている途中であり、オンサラ天文台のセミナーで発表を行った。一方で、BH近傍では分子ガスがより高密度になることを踏まえ、COより高密度の分子ガスを観測できるシアン化水素(HCN)の輝線を使用した研究も行った。HCNの高空間分解能観測が行われた天体NGC 1257について、高密度ガスの運動からBH質量を導出した。この天体ではHCNは回転運動しており、流入などによる摂動を示さないことが確認できた。この研究内容は、申請者を第二著者とした学術論文で発表し(Nagai et al. 2019)、複数の国際研究会でも結果を発表した。

星系的进化过程是现代天文学中的主要尚未解决的问题。据说所有星系中心都有超级巨型黑洞（BH），并且已经观察到星系和BH彼此影响时会发展（协同进化）。揭示星系和BH的共同进化对阐明星系的形成和进化过程具有极为重要的意义，这些过程是宇宙的基本组成部分，但是到目前为止，仅通过数值计算而提出了共同进化的具体情景。因此，在这项研究中，目的是在使用机械模型之前比以往任何时候都更精确地观察到有史以来最高的空间分辨率以最高的空间分辨率观察到BH附近的气流。最终，我们旨在阐明BH增长率与家长银河系之间的关系，并从观察事实中定量阐明BH增长的细节。具体成就包括使用一氧化碳（CO）观察到的20个物体，一种分子气体在星系中广泛存在，在高空间分辨率下分解BH的附近，并适合刚体旋转的机械模型以阐明涌入的位置。另外，引入了流体动力学模型，以机械地定义了这种流入运动，并开发了阐明分子气体复杂运动的模型。到目前为止，目前正在将研究内容汇编成本阶段的论文，并在Onsala天文台的一次研讨会上介绍。另一方面，考虑到BH附近的分子气体变得更加致密，我们还使用氰化氢（HCN）的发射线进行了研究，这些氢（HCN）可以观察到比CO的分子气体高于CE的分子气体。对于CELESTIAL BOVEL NGC 1257，HCN的高度空间分辨率是HCN的较高的动作，而BH群体则进行了较高的动作。已确认HCN在该物体中旋转，并且由于涌入或其他因素而不会显示出扰动。这项研究是在学术论文中与申请人一起作为第二作者（Nagai等人，2019年）提出的，结果也在几个国际研究协会中提出。

项目成果

Chalmers University of Technology(スウェーデン)

查尔姆斯理工大学（瑞典）

Molecular gas in centres of nearby galaxies

附近星系中心的分子气体

• 发表时间: 2019
• 作者: Onishi;K.;Davis;T.;Bureau;M.;et al.
• 通讯作者: et al.

The ALMA Discovery of the Rotating Disk and Fast Outflow of Cold Molecular Gas in NGC 1275

• DOI: 10.3847/1538-4357/ab3e6e
• 发表时间: 2019-05
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: H. Nagai;K. Onishi;N. Kawakatu;Y. Fujita;M. Kino;Y. Fukazawa;J. Lim;W. Forman;J. Vrtilek;K. Nakanishi;H. Noda;K. Asada;K. Wajima;Y. Ohyama;L. David;K. Daikuhara