Sgr A* の赤外線観測 西山正吾 ( 京都大学 )
NIR obserbvations of the Galactic center 2/46
NIR obserbvations of the Galactic center 3/46
NIR obserbvations of the Galactic center 4/46 Dereddened flux density [mjy] 40 20 0 S2 ライトカーブ (3.8μm, Dodds-Eden+ 09) Sgr A* 2007/4/4 300 time [min] 400 短時間変動 ΔF ~ 50% Δt ~ 50s cδt ~1.2 R S フレア頻度 > 40% active (Yusef-Zadeh+ 06) 常に変動 (Dodds-Eden+ 10) X 線 : ~ 5% (Baganoff+ 03)
Outline 5/46 1. 近赤外線観測の歴史 2. 近赤外線の銀河中心データ 3. 誤差要因 4. 近赤外線スペクトルの傾き 5. QPO はあるのか 6. Two states of Sgr A* in NIR?
A short history of NIR observations 観測日時 : 1999/9/21, 2000/10/26-27 観測装置 : Chandra/ACIS-I 1999 : 2.2 10 33 erg/s 2000 : 1.0 10 35 erg/s 45 倍 (Baganoff+ 03) 6/46 2-8keV surface plot (1999/9/21) (2000/10/26-27)
A short history of NIR observations 7/46 (Hornstein+ 02) 観測日時 : 1995/6-2001/7 観測装置 : Keck/NIRC (speckle,-1999) Keck/KCAM,NIRSPEC/AO(1999-) K&K' バンド 3σ 点源検出限界 (A K =3.36, A K' =3.51 1.2 mjy 補正後 ) (K obs =17.2 A K =2.8)
A short history of NIR observations 8/46 観測日時 :2003/5/9 (2002/8) 観測装置 :VLT/NACO 1.6μm のフレアを検出 (30 分継続 5 分で decay) (Genzel+ 03) ライトカーブ (1.6μm) 参照星 S2 Sgr A* 0.02 pc 0 分 Sgr A* 39 分
A short history of NIR observations 9/46 観測日時 :2002/5 ~ 2003/6 観測装置 :Keck II/NIRC2 (3.8μm) (Ghez+ 04) 2002/5/31 2003/6/10 2003/6/16 2003/6/17 S2 Sgr A* 0.02 pc 10 mjy 80 min
A short history of NIR observations 10/46 観測日時 :2004/8/31 観測装置 :HST/NICMOS (Yusef-Zadeh+ 06) S2 NO IMAGE Sgr A* 2 mjy Keck 3.8μm (Ghez+ 04) 0.02 pc 1.9μm (Scoville+ 03) 80 min
A short history of NIR observations 11/46 (Nishiyama+ 2009) 観測日時 :2008/5/26 観測装置 :Subaru/CIAO/AO36 (2.15μm) 10 mjy Sgr A* 80 min S2 0.02 pc Sgr A*
Outline 12/46 1. 近赤外線観測の歴史 2. 近赤外線の銀河中心データ 3. 誤差要因 4. 近赤外線スペクトルの傾き 5. QPO はあるのか 6. Two states of Sgr A* in NIR?
Near-infrared Data of the GC region 13/46 データ解析 生画像 1 次処理後の画像 S2 Sgr A*
Near-infrared Data of the GC region 14/46 データ解析 deconvolution 1 次処理後の画像
Near-infrared Data of the GC region 15/46 Quiescent state Flare S2 S2 Sgr A* Sgr A* 0.06 pc
Near-infrared Data of the GC region 16/46 2008/5/28, Subaru/CIAO/AO36 S2 S17 Sgr A*
Outline 17/46 1. 近赤外線観測の歴史 2. 近赤外線の銀河中心データ 3. 誤差要因 4. 近赤外線スペクトルの傾き 5. QPO はあるのか 6. Two states of Sgr A* in NIR?
Difficulties in NIR observations 18/46 Subaru CIAO/AO36 Ks バンド Sgr A* 800 秒積分 S2 Sgr A* Chandra 20" 20" (Baganoff+ + 03) 0.5pc
Difficulties in NIR observations 19/46 Subaru CIAO/AO36 Ks バンド 800 秒積分 > 1000 天体 (> 10σ) 0.5pc
Difficulties in NIR observations 20/46 Subaru CIAO/AO36 Ks バンド 800 秒積分 > 1000 天体 (> 10σ) 0.5pc
Difficulties in NIR observations 21/46 VLT/NACO Ks バンド (2007/July) S2 Sgr A*/S17 Chandra pixel (0.5") 0.1pc Gillessen+ 09
Difficulties in NIR observations 22/46 median: 0.19 mjy (observed, 2.2μm) Sgr A* のフラックス分布 (Keck) K' = 16.3 Subaru/IRCS 120 秒積分の saturation limit (Do+ 09) 10σ 限界等級 (120 秒 ) 19.5 等 (0.01 mjy)
Gillessen+09 近赤外線 フレア 初検出 Difficulties in NIR observations 23/46 S2の軌道 2008 2009 2007 2006 1992 2005 2004 2003 2002 NTT/VLT Keck Sgr A* 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 1mpc~200AU
Gillessen+09 近赤外線 フレア 初検出 Difficulties in NIR observations 24/46 S2の軌道 2008 2009 1994 2007 1995 2006 1992 1996 2005 1997 2004 1998 1999 NTT/VLT 2003 Keck 2000 2002 Sgr A* Sgr A* Light Curve 2001 Dodds-Eden+ 11 1mpc~200AU
Gillessen+09 近赤外線 フレア 初検出 Difficulties in NIR observations 25/46 S2の軌道 2008 2009 1994 2007 1995 2006 1992 1996 2005 1997 2004 1998Sgr A*/S17 1999 NTT/VLT 2003 Keck 1mpc 2000 2002 Sgr A* 2001 1mpc~200AU
(Dodds-Eden+ 11) Difficulties in NIR observations 26/46 検出できない星の影響も Sgr A* と S17 の位置の変化
Difficulties in NIR observations 27/46 31 10 1 12 日ライトカーブ (2.15μm, 2009, Dodds-Eden+ 11) 0.8 mjy
Difficulties in NIR observations 28/46 31 SED (quiescent, Yuan+ 03) 10 1 12 日 NIR GHz non-thermal electron 0.8 mjy
Outline 29/46 1. 近赤外線観測の歴史 2. 近赤外線の銀河中心データ 3. 誤差要因 4. 近赤外線スペクトルの傾き 5. QPO はあるのか 6. Two states of Sgr A* in NIR?
Spectral index in NIR wavelengths 30/46 10 37 νl ν [erg/s] SED during flare (HST, Yusef-Zadeh+ 09) (Dodds-Eden+09, Genzel+10) Synchrotron IC SSC NIR 10 32 10 14 10 18 10 mjy ライトカーブ 10 10 ν[hz] 13 17 time [hour]
+3 β(k-l) Spectral index in NIR wavelengths Spectral index in flares (photometry, Trap+ 11) -1-2 0 5 ν Flux density [mjy, 2.2μm] S ν ν β +2 β +2 β= 0 β(k) -4 reference Spectral index (spectroscopy, Gillessen+ 06) :Ghez et al. 05 Eisenhauer et al. 05 0 4 8-6 0 5 10 (Genzel+ 10) Flux density [mjy, 2.2μm] Flux density [mjy, 2.2μm] 31/46
Outline 32/46 1. 近赤外線観測の歴史 2. 近赤外線の銀河中心データ 3. 誤差要因 4. 近赤外線スペクトルの傾き 5. QPO はあるのか 6. Two states of Sgr A* in NIR?
Dereddened flux density [mjy] QPO in NIR light curves ライトカーブ (2.15μm) 12 2003/6/16 S1 Sgr A* 0 0 100 time [min] Normalized power spectrum (Genzel+ 03) Periodogram 16.8±2 min 33/46 フレアに sub-structure 16.8 分周期 Frequency [Hz]
Dereddened flux density [mjy] ライトカーブ (2.15μm) 12 2003/6/16 S1 Sgr A* QPO in NIR light curves 34/46 0 0 100 time [min] Flux [mjy] 2003-2005 のどの夜のライトカーブにも 13-30 分周期の sub-structure (Trippe+ 07) ライトカーブ (2.15μm) time [min] Power Periodogram 2004/7/6 0.05 min -1 = 20 min 2004/7/8 2005/7/29 ν[1/min]
2005-2007, 7 夜のデータ (Keck, Do+ 09) ~20 分の周期的成分はない 2005/7/28 2003/6/16 ライトカーブ Periodogram Flux [mjy] Power QPO in NIR light curves 35/46 20 分 time [min] Frequency [Hz] 20 分 time [min] Frequency [Hz]
Outline 36/46 1. 近赤外線観測の歴史 2. 近赤外線の銀河中心データ 3. 誤差要因 4. 近赤外線スペクトルの傾き 5. QPO はあるのか 6. Two states of Sgr A* in NIR?
Two states of Sgr A* in NIR? 37/46 Sgr A* のライトカーブ (HST, Yusef-Zadeh+ 09) 10 2007/4/6 フラックス分布 (7 日間 ) quiescent Flux density [mjy] 0 10 0 15 20 time [hour] 2007/4/7 flaring tail 40% の時間 active おそらくいつも active
Two states of Sgr A* in NIR? 38/46 ライトカーブ 2004 ~ 2009 (VLT/NACO, 2.15μm, Dodds-Eden+ 11) 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Sgr A* + S17 S17 ~184 時間のモニター 総積分 ~72 時間 ( ゼロ点は各年の平均が合うよう調整 )
Two states of Sgr A* in NIR? 39/46 フラックス分布 (Dodds-Eden+ 11) Low log-normal 広がり > 測光誤差 low but variable quiescent state High log-normal からのズレ flaring state
Two states of Sgr A* in NIR? 40/46 quiescent/flaring は異なる状態か? Periodogram (Genzel+ 10) 22 分 17 分 (Dodds-Eden+ 09) (Genzel+ 03) Red noise (Do+ 09) quiescent state red noise with log-normal flaring state QPO
VLT+Keck, 600 分のライトカーブ (K) 明確な周期的成分はない (Meyer+08) 0 Flux [mjy] 10 ライトカーブ (2.2μm) 参照星 Sgr A* Two states of Sgr A* in NIR? 41/46 60 分 sliding window scan 25 分 (4.2σ) evolving inward-spiraling bright spot? VLT time [min] 2003/6/16 Keck 100 500 Power Periodogram 20 分 Frequency [1/min]
Two states of Sgr A* in NIR? 42/46 Sgr A* のフラックスと偏光の変動 (Subaru/CIAO, 2.15μm, Nishiyama+ 09) 偏光 フラックス
Flux density [mjy] Count rate [cts/s] 20 ライトカーブ (VLT&XMM, Dodds-Eden+ 09) 0 1 0 Two states of Sgr A* in NIR? 43/46 3.8μm 2-10 kev 300 time [min] 400 NIR (H, K', L') X-ray (Hornstein+ 07) X-flare には NIR-flare が付随 NIR-flare には必ずしもない flaring state~4.5% ~ X-flaring rate ~5%
Two states of Sgr A* in NIR? 44/46 Spectral index (Genzel+10) +2 β= 0 β -2 ν S ν ν β -6 0 5 10 Flux density [mjy, 2.2μm]
Summary 45/46 1. 近赤外線観測の歴史 2. 近赤外線の銀河中心データ 3. 誤差 quiescent の観測精度 4. スペクトル 暗いとき誤差大 5. QPO?? 6. Two states?...flux, QPO, 偏光, X, 色
Future observations 46/46