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1 モニタリング観測からわかった電波銀河 3C111 の γ 線活動期と電波ノットの噴出時期との関係 VLBI 懇談会シンポジウム 12 月 27 日 ( 火 ) 山口大学 B4 塩谷康允共同研究者 : 藤澤健太 新沼浩太郎

2 導入

3 AGN 統一モデル AGN 電波で明るい (10 %) 超大質量 BH+ 降着円盤 電波で暗い (90 %) 莫大なエネルギー放射 ( L ) 0 いくつかの種類に大別される Blazar Type 0 (BL Lac, FSRQ) ( ブレーザー, 電波銀河, etc...) AGN 統一モデル Type 1 BLRG Seyfert 1 性質の違いはジェット軸と視線の角度の Broad Line 違いに依るもの電波銀河 本質的には同じAGN Type 0 90 Type 2 Narrow Line NLRG Seyfert 2 Type 2 Type VLBI 懇談会シンポジウム AGN の一般的描像 (Urry & Padovani 1995) 2016/12/27

4 基本情報 電波銀河 3C 111 BLRG FRⅡ 型の電波銀河 ( 赤方偏移 z = 0.049:1mas = 0.947pc) 電波ノットの超光速現象が確認され電波フレアと相関 (Kadler et al.2008) Fermi 衛星でγ 線が検出された数少ない電波銀河 E+F 3C 111のUMRAOによる電波での強度変動 3C 111のVLBA(15 GHz) によるジェットの固有運動

5 AGN ジェットからの γ 線検出 Fermi 衛星の打ち上げにより AGN から γ 線検出 ほとんどがブレーザーで電波銀河は少ない Blazar (1018) Blazar of Unknown type (402) SSRQ 電波銀河 (13) (414) Other AGN (2) CSS (2) NLSy 1 (5) Fermi 衛星で検出された 3FGL の AGN の内訳 ( Ackermann et al., 2015 改良 )

6 AGN からの γ 線放射 ブレーザーの γ 線放射 放射機構 逆コンプトン散乱 + ビーミンング効果 放射領域 ジェットの根元部分 ( pc)? ジェットが Γ ~10 程度に加速して いる必要あり 電波銀河 (Type 1, 2) ブレーザー (Type 0) 逆コンプトン散乱ビーミング効果 pc 電波銀河のγ 線放射 統一モデルに従えば ブレーザーと 同程度の結果が得られるはず ジェットの逆コンプトン散乱モデル (Sikora et al. 1994)

7 研究目的と研究方法 電波ノットの物理パラメータと噴出時期と電波 γ 線の LC との関係を調べる VLBI データを解析し電波ノットの物理パラメータを調べる 求めた運動から噴出時期を求める 電波 γ 線の LC との関係を見る 2016VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

8 観測概要

9 観測概要 VLBA 15GHz でのマルチエポック VLBI 観測 (MOJAVE) 観測期間 : 2009/12~2016/09 28epoch 3ヶ月間隔 MK OV BR NL HN KP PT FD LA SC VLBA のアレイ配置図 (NRAO Homepage)

10 解析結果

11 1epoch K1 K2 K3 core

12 2epoch

13 3epoch K3b K3a

14 4epoch

15 5epoch

16 6epoch

17 7epoch

18 8epoch

19 9epoch

20 10epoch

21 11epoch

22 12epoch

23 13epoch

24 14epoch K4

25 15epoch

26 16epoch

27 17epoch

28 18epoch

29 19epoch K5

30 20epoch

31 21epoch

32 22epoch

33 23epoch

34 24epoch K6

35 25epoch

36 26epoch

37 27epoch

38 28epoch

39 distance from core [mas] コアからの角距離の経年変化 K1 K2 K3 K3b K3a K4 K5 K MJD

40 ジェットの見かけの速度と噴出時期 見かけの速度 β app β app = 3~5 程度 β app に違いがある 速度が異なる or 軌道が異なる 噴出時期 電波 γ 線の light curve と比較 より詳細な物理パラメータの推定 真の速度 β, ローレンツ因子 Γ, ドップラー係数 δ, 放出角 θ 表 : 各ノットの β app と噴出時期 Component β app Ejection time K /06/13 K /06/05 K3a /12/20 K3b /06/10 K /04/24 K /10/06 K /08/19

41 物理パラメータの推定 物理パラメータの推定 放出角 ドップラー因子どちらかを固定しなければならない β = β app β app cos θ + sin θ Γ = 1 1 β 2 δ = 1 β 2 1 β cos θ θ = tan 1 2β app β app + δ 2 1 解決策 放出角を既存の値 (θ=18 (Jorstad et al. 2005) など ) から考える 上限値 下限値を求めてから考える 2016VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

42 θ=18 で一定と仮定 物理パラメータの推定 ローレンツ因子 Γ = 3~7 ブレーザーの典型値 (Γ = 10) を達成できていない Spine-Sheath 構造 表 : 各ノットの物理パラメータ β app θ β Γ δ K K K3b 問題点 放出角は一定で良いか β app にtrendがある可能性 Niinuma et al.2015 のジェットのふらつき K3a K K K VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

43 ジェットの噴出時期と LC の関係 電波 (230GHz,345GHz) K1 K2 K3a K3b K4 K5 K6 3C 111の230,435GHzのLC(SMA Homepage)

44 γ 線 ジェットの噴出時期と LC の関係 γ 線静穏期 : 電波ノットは放出しない γ 線活動期 : 電波ノットが放出する?? K4 K5 K6 3C 111のγ 線のLC(BU Homepage) Tanaka et al.2015 の 3C120 のように関係があるかも

45 先行研究 Tanaka et al C 120でγ 線フレアの検出後 電波 (43GHz) コアのフラックスの上昇 電波ノットの放出が見られた シンクロトロン自己コンプトン過程により放射されていると結論 43GHz での 3C 120 のイメージ γ 線フレアと電波コア 電波ノットの関係 2016VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

46 まとめ 3C 111 は γ 線が検出された数少ない電波銀河の一つ VLBA の 15GHz のアーカイブデータを用いて解析を行った 電波ノットは超光速現象を示し 噴出時期は γ 線活動期と関係しているような結果を得た 新たな γ 線の挙動が見られるので継続して研究を行う γ 線放射領域 (< ~1pc) を見るため 高感度 高解像度での観測を行う

47 2016VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

48 AGN ジェット AGN jet の想像図 (NRAO homepage) Mrk 421 の Spectral Energy Distribution (Abdo et al. 2011) ジェット 超大質量 BH 降着円盤 中心天体から双方向に噴出する細く絞られたプラズマ流 観測的特徴 : 相論的速度のジェットが噴出 ( 見かけは超光速 ) 観測的特徴 : 広波長域 ( 電波 ~γ 線 ) の放射 放射機構 : シンクロトロン放射 + 逆コンプトン散乱

49 研究天体の選出 研究天体の選出 γ 線が検出された電波銀河は13 天体 比較的距離が近い VLBIのアーカイブデータが豊富 表 : ガンマ線が検出された電波銀河の一覧 (Abdo et al. 2010) 2016VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

50 基本情報 電波銀河 3C 111 BLRG FRⅡ 型の電波銀河 ( 赤方偏移 z = 0.049:1mas = 0.947pc) Fermi 衛星でγ 線が検出された数少ない電波銀河 1.4 GHz 400 kpc 5 pc 3C 111 の VLA によるイメージ (Linfield & Perley 1984) 2016VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

51 先行研究 Kadler et al ~2005 年までの 3C 111 のジェットの運動を VLBA データを用いて研究 1996 年ごろに起きたフレアは新しいジェット成分の噴出が原因 3C 111のUMRAOによる電波での強度変動 3C 111のVLBA(15 GHz) によるジェットの固有運動

52 Chatterjee et al.2011 先行研究 3C 111の電波 可視光 X 線のフレアはほぼ同期している ( 右図 ) VLBI(43GHz) のデータからX 線のフレア発生時期と電波ノットの噴出時期の同期が判明 ( 左図 ) 2016VLBI 懇談会シンポジウム 2016/12/27

53 観測概要 電波銀河 3C 111のVLBA 15GHzでのマルチエポックVLBI 観測表 : 今回解析した観測の概要 epoch 観測日 epoch 観測日 epoch 観測日 /12/ /3/ /5/ /3/ /7/ /9/ /12/ /2/ /5/ /8/ /12/ /5/ /9/ /11/ /2/ /6/ /8/ /12/ /2/ /9/ /12/ /5/ /7/ /10/ /1/ /3/ /6/ /9/17

54 Spine-Sheath 構造 Ghisellini +05 spine - sheath 構造 Spine( 背骨 ) とSheath( 鞘 ) の二重構造 それぞれが違う速度で運動 (Γ s >Γ l ) Compton-rocket effect それぞれが強められた放射を見る ブレーザー Spine 電波銀河 Sheath ブレーザー (spine) 見かけ上 観測例あり 例 ) M87, 3C353, Mrk 501, etc 電波銀河 (sheath)

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