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VLBI を用いた T e V ブレーザー M rk 421 の X 線フレア時におけるコアふらつき探査

VLBI を用いた T e V ブレーザー M rk 421 の X 線フレア時におけるコアふらつき探査. 新沼浩太郎（山口大学） 共同研究者： 紀基樹、 小山 翔子 （ NAOJ ） 、土居明広（ IsAS /JAXA ） 、ほか. Motivations Mrk421 X-ray flare: Epoch A VLBI follow-up & Result X-ray flare: Epoch B VLBI follow-up & Result Discussion Internal Shock Model Conclusion. outline.

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VLBI を用いた T e V ブレーザー M rk 421 の X 線フレア時におけるコアふらつき探査

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Presentation Transcript

  1. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 VLBI を用いたTeVブレーザーMrk421のX線フレア時におけるコアふらつき探査 新沼浩太郎（山口大学） 共同研究者： 紀基樹、小山翔子（NAOJ）、土居明広（IsAS/JAXA）、ほか

  2. Motivations • Mrk421 • X-ray flare: Epoch A • VLBI follow-up & Result • X-ray flare: Epoch B • VLBI follow-up & Result • Discussion • Internal Shock Model • Conclusion 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 outline

  3. 近傍TeVブレーザーの電波ノットは非相対論的な速度近傍TeVブレーザーの電波ノットは非相対論的な速度 減速ジェットモデルやジェットの多層構造で説明 • Mrk421 (z=0.03) 最大のTeVフレア後のVLBI観測で、新成分は現れなかった（Piner+2005） Piner+ (2005)の場合、追観測開始がフレアの5ヶ月後から（モニター間隔も3ヶ月） 追観測開始のタイミング、サンプリング間隔は十分? • BL Lac (z=0.06)においてはフレア後の超光速成分の出現が確認済み（Marscher+2008, Nature） • Mrk421も大きなフレアのすぐ後に追観測を開始すればフレアに伴う（超光速の）新成分を捉えられるのでは？ 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 motivation Mrk421 Lister+(2009)

  4. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Mrk421 • 初めてTeV放射が確認されたブレーザー • ブレーザーの中では極近傍に位置する • → z = 0.031 (126 Mpc) • →VLBIを用いることでブレーザーのブラックホール近傍現象（振る舞い）を探るのに非常に適した天体（1mas = 0.64pc） SEDs, Abdo et al. 2011

  5. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Mrk421X-ray FlareMAXI/GSC & Swift/BAT Epoch A Epoch B 2010 Feb 16th : Largest X-ray flare (~ 160 mCrab) Atel#2444 2011 Sep 7th : ~ 80 mCrab Atel#3637

  6. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 VLBI ObservationsEpoch-A: 2010 Mar 07 – May 31, 5 epochs Status Antenna: 4 telescopes Mizusawa, Iriki, Ogasawara, Ishigaki-jima Obs. Mode: non-Astrometry mode Frequency: 22 GHz Bandwidth: 256 MHz Synthesized beam:1.25 x 0.85 @-40deg On-source time (Mrk 421): 5.5 hour

  7. VERA images (upper) and VLBA image (right) • JC1成分が時間とともにコアに近づいているように見える（観測日は3/7, 4/1, 4/25, 5/12） • VLBA 15GHzイメージのMC3成分がJC1に対応 • VERAでは分解能、ダイナミックレンジの不足により、MC1, MC2, MC4が検出できず • Niinuma+2012 submitted 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 result

  8. 超光速のインワードモーション検出？ 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Proper motion: JC1 Βapp ~ -3.5±1.0 δ ~ 15 @θ=3° コアの見かけの重心 Niinuma+2012, submitted Kellerman et al. 2009 フレアに伴う超光速のノットの出現か？

  9. 局所的に見ると、インワードモーションが見えている例がある局所的に見ると、インワードモーションが見えている例がある MOJAVEプログラムは全ジェット成分のうち2%程度にインワードモーションが見えていると報告（Lister+2009） 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Inward motion Piner+2010

  10. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Proper motionVERA & VLBA Proper motion relative to the core VLBAアーカイブデータを数エポック解析し比較 Niinuma+2012, submitted

  11. 定常的な低速のジェット成分の存在（Lico+2012におけるmonthly-monitorとも矛盾しない）定常的な低速のジェット成分の存在（Lico+2012におけるmonthly-monitorとも矛盾しない） • インワードモーションを検出し、大規模なフレア後にはMrk421においても超光速成分の出現の可能性を示唆 • この新成分のlive timeは短い？（網掛け期間中に減光？） • LCもコア領域で構造の変化を示唆？ • 検出にはVLBIを用いた早急かつ密な追観測（もしくはモニター）が重要（従来の観測頻度では不十分） • インワードモーションが、コア重心の動きによるものか、ジェットの本質的な動きかの切り分けにはアストロメトリ観測が必須 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Summary 1

  12. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 X-ray Flare – EpochB - VERAを使って２〜３週間おきに追観測 →2beam位相補償モード！

  13. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 VLBI ObservationsEpoch-B: 2011 Sep 16 – 2012 Apr 28, 13 epochs Status Antenna: 4 telescopes Mizusawa, Iriki, Ogasawara, Ishigaki-jima Obs. Mode: 2-beam astrometry mode Frequency: 22 GHz Bandwidth: 128 MHz / beam Synthesized beam:1.25 x 0.85 @-40deg On-source time (Mrk 421): 5.5 hour

  14. Target: Mrk421 Calibrator: J1101+3904 Mrk421に比べ、J1101+3904の強度は半分程度 （〜100 mJy/b @22 GHz） → 解析ではMrk421に対するJ1101+3904の絶対 　位置を計測 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Astrometric obs. Mrk421 Mrk421 J1101+3904 Phase referenced J1101+3904 上：Mrk421 & J1101+3904 左：VERA Images on 2011 Feb 9th

  15. フレア直後（< 10 days）からの絶対位置測定の結果、コアの位置の大きなシフトが見られた（１３エポック中１２エポックを解析） 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Core jitterof Mrk421 Preliminary Mrk421のジェット軸（青）に沿った方向へ大きくふらついている

  16. ジェット軸へ投影した動き 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Core jitter of Mrk421 • 2度振動してから動きが収束している • 40日間で0.7masシフト • →見かけ上〜 0.45 pc Preliminary 40日間

  17. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Position of the inner most component Preliminary Mrk421の光度曲線 ジェット コア コアと最近傍ジェット成分の離角＆位置角の変化 Mrk421のモデルフィットイメージ

  18. これだけ大きなコアのふらつきは、フレアに伴う新しいジェット成分の出現によるものだと考えるとこれだけ大きなコアのふらつきは、フレアに伴う新しいジェット成分の出現によるものだと考えると • ２回振動していることから、最低でも2成分以上の新成分の出現によるもの？ 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 discussion コアの動きが新成分によるものとし、その速度も新成分に押し付ける 40日間で0.7 masの動き ~13c 低速ノット コア

  19. 静穏期におけるCore jitter計測：~bi-weekly monitoring（共同利用へ提案予定） • 内部衝撃波モデルに基づいたBH-電波コア間距離の推定 • コアのふらつき量から電波コア - BHのオフセット量に制限 • フレア期と静穏期で有意な差が見られるか？何故？ 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 prospects

  20. 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Internal Shock model S. Koyama

  21. 内部衝撃波モデルに基づく遠方説の直接的検証内部衝撃波モデルに基づく遠方説の直接的検証 θ Lshift = θ(Dsep_max – Dsep_min) ~θDsep_max Dsep_min Dsep_max>> Dsep_minを仮定 Dsep_max S. Koyama

  22. PI: S. KoyamaでMrk501に挑戦（次のトーク） • Mrk421のデメリット・メリット • デメリット • Mrk501に比べ多少暗い（コア：200-300mJy@22 GHz） • 近傍に明るい位置参照源が無い（Mrk501の場合、3C345が２度離角に存在する） • メリット • TeVブレーザーで最も近い（z=0.031, 1mas=0.61pc） • Dsep 〜 1pc, θ=5deg を仮定 -> Lshift 〜 0.14 mas Target – Mrk421 - 今回のフレアの場合、最大で0.7mas振れている ⇒これをLshift見なすとDsep~ 5 pc

  23. Mrk421におけるX線フレア直後からの密な追観測（絶対位置測定）により、コアの大きなふらつきを検出することができたMrk421におけるX線フレア直後からの密な追観測（絶対位置測定）により、コアの大きなふらつきを検出することができた • 今回検出したコアのシフト量をLshiftに押し付けるのは難しいか？ • フレア期におけるコア位置のシフトは内部衝撃波発生位置のシフトというよりは新成分出現によるコア重心のシフト？（現段階ではどちらとも言えない→イメージングのやり直しが必要か？） 「巨大ブラックホールからの噴出流」＠三鷹、2012年9月6 - 7日 Conclusion

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