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γ 線電波銀河 NGC1275 の VLBI 観測

γ 線電波銀河 NGC1275 の VLBI 観測. 永井　洋 （国立天文台）. Contents. NGC1275/3C84 のバックグラウンド Fermi による γ 線放射の検出と、 VERA を用いた VLBI モニター観測（ Nagai+ 2010 ） VLBA 43GHz を用いたジェットの固有運動の詳細研究 (Suzuki, Nagai, & Kino et al. submitted to ApJ ) GENJI プログラムの紹介. NGC 1275 ( Perseus A). X-ray image of NGC1275.

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γ 線電波銀河 NGC1275 の VLBI 観測

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Presentation Transcript

  1. γ線電波銀河NGC1275のVLBI観測 永井　洋 （国立天文台）

  2. Contents • NGC1275/3C84のバックグラウンド • Fermiによるγ線放射の検出と、VERAを用いたVLBIモニター観測（Nagai+ 2010） • VLBA 43GHzを用いたジェットの固有運動の詳細研究 (Suzuki, Nagai, & Kino et al. submitted to ApJ) • GENJIプログラムの紹介

  3. NGC 1275 (Perseus A) X-ray image of NGC1275 • ペルセウス銀河団のcD銀河 (z=0.0176) • “cooling-core” cluster. • Seyfert 1.5 • 電波源3C84として有名 Optical image of NGC1275

  4. 3C84の電波構造 Radio image (DRAGNs/Leahy+) 10 kpc 50 kpc 40 pc VSOP 5GHz Pedler+ 1991 Vermeulen & Taylor 1996 pc-数10kpcスケールにわたって複数のローブ構造 間欠的な活動？ 5 pc Asada+ 2006

  5. Discovery of GeV gamma-ray from NGC1275 gamma-ray and radio lightcurve of 3C84 COS-B Fermi γ-ray EGRET Fermi error circle Radio Kataoka+ 2010 Abdo+ 2009 (Corresponding author: J. Kataoka) 10年のタイムスケールでγ線と電波の強度変動が相関-> 電波増光領域とγ線発生領域が同一！？

  6. γ-loud Radio Galaxies CenA M87 10 kpc 1 kpc • 3天体とも近傍のFRI • リカレントの兆候 • 内側には若い電波源 NGC1275

  7. VLBI Movie@22GHz VERA@22GHz 1 pc Nagai et al. 2010, PASJ

  8. Observation date is denoted by year/(day of the year) C1に対するC3の相対速度~ 0.2c (Γ~1)

  9. ライトカーブ C1 C2 C3 1 pc Nagai et al. 2010, PASJ • 電波増光は中心1 pc以内に起因 • 新たな成分C3の出現

  10. SEDモデルとの比較 C3のC1に対する相対速度 • C3の速度はΓ~1 • 減速の兆候？？ • 分解能・FFAの問題でさらなる検証が必要 • One-zone SSC model • Γjet~1.8 • Θjet~25 deg • Deceleration model • Γjet~ 10 -> 2

  11. Suzuki, Nagai, & Kino et al. 2011 submitted to ApJ • 最高分解能を持つVLBA@43GHzのデータ解析 • より増光初期にさかのぼって、ジェットの速度を調査

  12. 観測データ • 観測装置：VLBA（米国） • 観測周波数：43GHz (~0.3 mas) • データ：2002年1月-2008年11月の全28エポック

  13. 位置測定誤差の評価 • “スナップショット”のデータのため、サイドローブの影響による位置推定の系統誤差が含まれている可能性がある • 近接するエポック（～1週間）の観測データを比較して、成分の位置ずれを評価 -> 位置測定の誤差とする

  14. Kinematics C3の位置変化 • 0.1c -> 0.47 c • Subpcスケールで加速 • Nagai+2010で論じたようなsuperluminal -> subluminalの減速は見れず • 依然としてsub-relativistic

  15. VLBI観測 vs. SEDモデリング • C3がγ線源だと想定した場合、VLBIで測定した物理量を考慮したone-zone SSCモデルでSEDを再現できるか？ • Fermiが初めてγ線を検出した2008年8月頃の速度 0.44c (Γ=1.19, δ=1.65) • サイズ：1.9×1017 cm (実際の測定値を若干チューニング) • C3の22-43GHz間のスペクトル指数　α~-0.9 (optically thin) • Abdo+2009ではγmin~100 -> 22-43GHzはLECよりも低周波だったが、観測と合わないので、γmin~1でフィット LEC

  16. 1-zone SSC including VLBI-measured quantities γmin=1 γmax=7.5×104 s=1.2 B=0.37 G 今回VLBAで測定されたフラックス ちょうどSSAピークのあたり　⇔　αobs ~-0.9

  17. まとめ • Subpcスケールにおけるジェットの加速を検出(0.1c-0.48c) • 測定された速度・電波強度・サイズに基づいてSSCフィットを試みたが、43GHzにおけるスペクトル指数がα~0になり、観測されたC3のスペクトル（α~-0.9）と矛盾する • C3の1-zone SSCで観測されたγ線光度を説明するのは困難 • γ線源はC1に埋もれている？？ • 将来のサブミリ波VLBIに期待 • ALMAを使った準備研究を検討中

  18. GENJIプログラムの紹介

  19. GENJIプログラムとは • GENJI=Gamma-ray Emitting Notable-AGN Monitoring by Japanese VLBI • VERAを用いた、高頻度の活動銀河核ジェットモニター観測 • 観測周波数：22GHz（典型的分解能~1ミリ秒角） • 8天体 • 1天体あたり、約1~2週間に1回の頻度で観測

  20. 背景 • Fermiγ線望遠鏡、チェレンコフ望遠鏡の登場により、AGNの新たな多波長研究時代の幕開け • 900を超えるAGNでγ線を検出 • 新たなAGN種族からのγ線の発見 Fermi. H.E.S.S. MAGIC VERITAS

  21. γ線源の所在はどこか？ ジェットの下流？ 電波コアの上流？ 電波コア？

  22. ねらい γ線AGNの系統的モニター観測 • 電波コアの変動とγ線変動の関係 • 変動が同期 ⇒γ線放射領域は電波コアの中にある • 電波がdelay ⇒放射領域が光学的に厚い • 変動が無相関 ⇒放射領域が空間的に異なる（多層構造など） • ジェットの下流あるいは広がった領域におけるフレア成分の有無（e.g., M87 におけるHST-1） • ジェットの固有運動と、γ線放射から期待されるローレンツ因子との関係

  23. 観測概要 • VERAの“フリンジファインダー”としてGENJI天体を観測 -> ~5分×6スキャン/観測 • 8天体 -> 1天体あたり～2週間の頻度 • 2010年11月からスタート

  24. 結果 DA55、DA406：新沼 3C84：永井、日浦（北大） M87：秦（総研大） PKS1510-091：小山（東大） NRAO530、3C454.3：秋山（東大）

  25. NRAO530、3C454.3 Akiyama+ in prep. • γ線フレア直後のフォローアップに成功 • 22GHz帯は緩やかな反応 ⇒ γ線放射領域は22GHz帯では光学的に厚い？ • 新たなジェット成分の噴出は未同定。さらなるモニター観測が必要。

  26. 3C84 Fermiによるγ線検出に先だって、電波増光・新たな成分の噴出を確認 （Nagai+ 2010） Nagai+ in prep. 他波長との共同研究が進行中 -> Stay tuned! 近赤外線：水野+ (鹿児島大)、可視光・X線：山崎+ (広島大)、TeV-γ線：高見+ （MPIfP）

  27. PKS1510, DA55, DA406 DA55 PKS1510 DA406

  28. まとめ NGC1275を中心に、電波観測の観点から見た多波長研究への展望・現時点での問題点を紹介 • NGC1275のC3成分について、VLBI観測で求められた、速度、サイズ、明るさ、スペクトルを用いると、1-zone SSCでSEDを再現するのは難しい • より根元にγ線源が存在？ • 1-zoneの破綻？ • GENJIプログラムの紹介：他のブレーザーでも同様の研究を展開

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