NNIICCTT鹿島−小金井基線�VVLLBBII 22GGHHzz//88GGHHzzでの SSggrr AA** 強度モニター観測 慶應義塾大学 修士11年 竹川俊也 岡朋�治 ((慶應大)),, 関戸衛 ((情報通信研究機構)) きたる“GG22 cclloouudd eevveenntt”に 備えて昨年22月から 88 GGHHzz//22 GGHHzz での SSggrr AA** の観測を進めてきたので ((鹿島1111mm鏡故障のため1100月以来観測はできていませんが…�泣)) その経過報告をしたいと思います ** SSaaggiittttaarriiuuss AA • 銀河系の中心核 • 電波源 aatt 88 kkppcc • 44×110066 MM☉SSMMBBHH • すごく暗い LLSSggrrAA** ~~11003333–3355 eerrgg//ss • 過去数百年前には数百 万倍明るかった((??)) VLA 6cm radio Image Sgr A* mini-‐spiral 1 arcminute • 最も近いLLLLAAGGNN ** SSggrr AA vvaarriiaabbiilliittyy • mmmm波からXX--rraayyまでの広い波長域で 光度変動 ((ffllaarree))が確認されている XX--rraayy 2-‐8 keV (Neilsen et al.2013) ** SSggrr AA vvaarriiaabbiilliittyy • mmmm波からXX--rraayyまでの広い波長域で 光度変動 ((ffllaarree))が確認されている IInnffrraarreedd Ks-‐band (Witzel et al.2012) VLT ppoowweerr--llaaww ddiissttrriibbuuttiioonn ** SSggrr AA vvaarriiaabbiilliittyy • mmmm波からXX--rraayyまでの広い波長域で 光度変動 ((ffllaarree))が確認されている 野辺山ミリ波干渉計 mmmm波でも IInnttrraa--ddaayy vvaarriiaattiioonn (Miyazaki et al.2004) 僕らが観測している ccmm波では…�?? ** SSggrr AA vvaarriiaabbiilliittyy • ccmm波での光度変動 wwiitthh VVLLAA ((HHeerrrrnnsstteeiinn eett aall..22000044)) VLA ** SSggrr AA vvaarriiaabbiilliittyy • ccmm波での光度変動 wwiitthh VVLLAA ((HHeerrrrnnsstteeiinn eett aall..22000044)) VLA ** SSggrr AA vvaarriiaabbiilliittyy • ccmm波での光度変動 wwiitthh VVLLAA ((HHeerrrrnnsstteeiinn eett aall..22000044)) XX--rraayy ffllaarree の後に数日スケールの変動? ** SSggrr AA vvaarriiaabbiilliittyy • ccmm波での光度変動 wwiitthh VVLLAA ((HHeerrrrnnsstteeiinn eett aall..22000044)) hhiissttooggrraamm ダブルピーク XX--rraayy ffllaarree 後の oouuttbbuurrsstt ?? ほんとかな…�??((後述)) ** SSggrr AA eennvviirroonnmmeenntt • 電離ガスmmiinniissppiirraallを 取り囲むようにリング 上の高密度分子雲 CCiirrccuummnnuucclleeaarr ddiisskk が存在 ((22ppcc rriinngg)) • 中心核付近に分子雲が ないのに若い大質量星 がうじゃうじゃ Christopher et al. 2005 VLA 6cm radio Image Sgr A* Central cabity mini-‐spiral 1 arcminute HCN J=1-‐0 ** SSggrr AA eennvviirroonnmmeenntt • 電波源 aatt 88 kkppcc mmoorree tthhaann 66000000 ssttaarrss wwiitthhiinn 11..00 ppcc VLA 6cm radio Image ooff SSggrr AA** (Schödel et al. 2009) 66 MM SSMMBBHH • 44×1100 ☉ • すごく暗い LLSSggrrAA** ~~11003333–3355 eerrgg//ss Sgr A* • 過去数百年前には数百 万倍明るかった((??)) • 最も近いSSMMBBHH mini-‐spiral 1 arcminute ~2 pc ** SSggrr AA eennvviirroonnmmeenntt ×10 (Gillessen et al.2009) • 電波源 aatt 88 kkppcc mmoorree tthhaann 66000000 ssttaarrss wwiitthhiinn 11..00 ppcc VLA 6cm radio Image ooff SSggrr AA** (Schödel et al. 2009) 66 MM SSMMBBHH • 44×1100 ☉ • すごく暗い LLSSggrrAA** ~~11003333–3355 eerrgg//ss Sgr A* • 過去数百年前には数百 万倍明るかった((??)) • 最も近いSSMMBBHH mini-‐spiral 1 arcminute ~2 pc ** SSggrr AA eennvviirroonnmmeenntt S-‐stars • 電波源 aatt 88 kkppcc mmoorree tthhaann 66000000 ssttaarrss wwiitthhiinn 11..00 ppcc VLA 6cm radio Image ooff SSggrr AA** (Schödel et al. 2009) 66 MM SSMMBBHH • 44×1100 ☉ • すごく暗い LLSSggrrAA** ~~11003333–3355 eerrgg//ss Sgr A* • 過去数百年前には数百 万倍明るかった((??)) mini-‐spiral Gillessen et al.2009 • 最も近いSSMMBBHH ~0.1 pc 77年にわたるモニター観測により軌道を決定 1 arcminute GG22 cclloouudd 2011.3 2008.3 2004.5 ee ~~ 00..9977 ★ Sgr A* • SSggrr AA** へ向�かう変な雲 wwiitthh vveerryy hhiigghh eecccceennttrriicciittyy ((GGiilllleesssseenn eett aall.. 22001122)) • PPeerriicceenntteerr:: oonnllyy 22000000RRSS(~~ 3333 mmaass) GG22 cclloouudd GG22のスパゲッティ化 ((SSppaaggeettttiiffiiccaattiioonn)) ★ precursor 2013 April head tail GG22 cclloouudd GG22のスパゲッティ化 ((SSppaaggeettttiiffiiccaattiioonn)) precursor 2013 April (Gillessen et al. 2013) 最接近は22001144年春ごろ ((そろそろです)) GG22 cclloouudd MMGG22~~33MM⊕ – 全質量が1100年くらいかけてBBHHに落ち込む → LLSSggrrAA** ~~11003399 eerrgg ss–11 • 全ての波長域でSSggrr AA**の増光が期待! – もしかしたら…� jjeett?? 降着円盤の構造変化?? 銀河核のppaarraaddiiggmm sshhiiffttが起こるかもしれない GG22 cclloouudd • 一方で…� GG22 cclloouudd • 一方で…� – GG22は雲ではなく恒星風をまとった星((DDSSOO)) bbyy EEcckkaarrtt eett aall.. 22001122,, 22001133 増光しない DSO minispiralの一部(?) GG22 cclloouudd • 一方で…� – GG22は雲ではなく恒星風をまとった星((DDSSOO)) bbyy EEcckkaarrtt eett aall.. 22001122,, 22001133 増光しない 増光に期待! 88 GGHHzz// 22 GGHHzz DSO ((ccmm波))でモニター minispiralの一部(?) GG22 cclloouudd • ccmm波モニターの意義 – 今まで誰もffllaarreeを確認していない – BBooww sshhoocckkにより加速された電子の シンクロトロン放射により増光 VVpp ~~ 66000000 kkmm ss–11 低周�波側で 大幅な増光が期待!!!! ((GG22が本当にcclloouuddならば)) Narayan et al. 2012 Sgr A*の広帯域スペクトル GG22 cclloouudd • ccmm波モニターの意義 – 今まで誰もffllaarreeを確認していない – BBooww sshhoocckkにより加速された電子の シンクロトロン放射により増光 もし星ならば bbooww sshhoocckk による増光は 見込めない どのみち電波での モニターは重要 Crumley and Kumar 2013 cloud stellar wind ** SSggrr AA mmoonniittoorriinnggss NNIICCTT 鹿島ー小金井基線�VVLLBBII を利用 • 観測周�波数 22..2211--22..2299 GGHHzz,, 88..22--88..55 GGHHzz • 分解能 225500 mmaass,, 7700 mmaass ** SSggrr AA mmoonniittoorriinnggss NNIICCTT 鹿島ー小金井基線�VVLLBBII を利用 • 観測周�波数 22..2211--22..2299 GGHHzz,, 88..22--88..55 GGHHzz • 分解能 225500 mmaass,, 7700 mmaass SSggrr AA**の見かけのサイズ θSSggrrAA** ~~λccmm22 mmaass →1133 mmaass aatt 88 GGHHzz →118855 mmaass aatt 22 GGHHzz Lo et al.1998 ccmm波では IInntteerrsstteellllaarr ssccaatttteerriinnggにより SSggrr AA**は広がるがるためsshhoorrtt bbaasseelliinneeが適している ** SSggrr AA mmoonniittoorriinnggss • 観測日数:3399 日 ((22001133 22月1155日ー99月2222日)) – 現在は望遠鏡故障のためお休み中 今月下旬再開予定 • 観測時間:5時間 ((EELLSSggrr AA** >>1155°の間)) • CCaalliibbrraattoorr: NNRRAAOO553300,, PPKKSS11662222–225533,, PPKKSS11662222–229977,, PPKKSS11992211–229933 • 積分時間:SSggrr AA**・・・330000 ss NNRRAAOO 553300,, PPKKSS 11992211–229933・・・3300 ss PPKKSS11662222–225533,, PPKKSS11662222–229977・・・224400 ss • 55時間の中でSSggrr AA** と ccaalliibbrraattoorrを交互に観測 ** SSggrr AA mmoonniittoorriinnggss 45 1921-293 Sgr A* 1622-253 1622-297 NRAO530 • 観測日数:3399 日 ((22001133 22月1155日ー99月2222日)) 40 – 現在は望遠鏡故障のためお休み中 今月下旬再開予定 • 観測時間:5時間 ((EELLSSggrr AA** >>1155°の間)) • CCaalliibbrraattoorr: NNRRAAOO553300,, PPKKSS11662222–225533,, PPKKSS11662222–229977,, PPKKSS11992211–229933 • 積分時間:SSggrr AA**・・・330000 ss Elevation (degree) 35 30 25 20 NNRRAAOO 553300,, PPKKSS 11992211–229933・・・3300 ss PPKKSS11662222–225533,, PPKKSS11662222–229977・・・224400 ss 15 0 10 20 30 40 50 60 70 Observation number • 55時間の中でSSggrr AA** と ccaalliibbrraattoorrを交互に観測 RReessuullttss 0.01 1921-293 Sgr A* 1622-253 1622-297 NRAO530 Correration amplitude 11日でとれるデータ ((88GGHHzz)) 22 GGHHzz は 受からず 0.001 非常に安定! 0.0001 生の相関強度 1e-05 0 10 20 30 40 Observation number 50 60 70 RReessuullttss 0.01 1921-293 Sgr A* 1622-253 1622-297 NRAO530 22 GGHHzz は 受からず 0.001 11日の観測値を 平均してプロット ※IInnttrraa--ddaayy vvaarriiaabbiilliittyy は考えていない 0.0001 0.01 1e-05 0 10 20 30 40 Observation number Correlation amplitude Correration amplitude 11日でとれるデータ ((88GGHHzz)) 未ccllaaiibb 1622-253 NRAO 530 Sgr A* 50 60 1622-297 1921-293 70 0.001 0.0001 1e-05 40 60 80 100 120 140 160 180 Day of year 200 220 240 260 280 RReessuullttss 0.01 1921-293 Sgr A* 1622-253 1622-297 NRAO530 Correration amplitude 11日でとれるデータ ((88GGHHzz)) 22 GGHHzz は 受からず 0.001 11日の観測値を 平均してプロット ※IInnttrraa--ddaayy vvaarriiaabbiilliittyy は考えていない 0.0001 0.01 0 10 20 30 40 Observation number Correlation amplitude 1e-05 未ccllaaiibb 1622-253 NRAO 530 Sgr A* 50 60 1622-297 1921-293 70 0.001 0.0001 FFlluuxx ccaalliibbrraattiioonn 日ごと天気の変化による 影響をもろに受けている 相関強度をfflluuxx ddeennssiittyy へ 1e-05 40 60 80 100 120 140 160 180 Day of year 200 220 240 260 280 RReessuullttss どうccaalliibbrraattiioonnするか? 天体ごとに生の相関強度((11日平均))の相関を取ってみる Corr_amp (1921-293) Corr_amp (1622-297) 0.00023 0.00022 0.00021 0.0002 0.00019 0.0019 0.00085 0.0018 0.0008 0.0017 0.0016 0.0015 Sgr A* vs 1622-‐297 悪い相関 の例 0.00075 0.0007 0.00065 0.00018 0.00016 0.00016 0.00014 0.00014 0.00012 0.00012 0.0001 0.0006 0.0005 Sgr A* vs NRAO530 0.00045 0.0011 0.000060.000070.000080.000090.000100.000110.000120.000130.000140.00015 0.00008 0.00009 0.00010 0.00011 0.00012 0.00013 Corr_amp (Sgr A*)0.00014 0.00015 Corr_amp (Sgr A*) 6e-05 0.0006 NNRRAAOO553300はccaalliibbrraattoorrとして不適 ((おそらく増光している)) 0.0021 0.0021 0.00025 0.00025 0.002 0.002 0.002 0.00024 0.0017 0.00023 0.0018 0.0018 0.00022 0.00021 (1921-293) 0.00022 0.0018 21-293) 22-297) 0.00023 0.0019 0.0019 21-293) 0.0019 (1622-297) 0.00024 6e-05 0.00008 0.000 0.00065 0.000 0.0021 0.00026 0.00026 8e-05 8e-05 0.0012 0.00015 0.00008 0.00009 0.00010 0.00011 0.00012 0.00013 0.00014 0.00015 Corr_amp (Sgr A*) 0.0001 0.00055 0.0013 0.00017 0013 0.00014 0.00015 0.0009 0.0014 0.00018 0.00016 0.002 相関係数 0.25 0.00018 Corr_amp (1622-253) 0.00024 良い相関 の例 0.00095 Corr_amp (1622-253) 0.00025 相関係数 0.67 0.0021 Corr_amp (NRAO 530) 0.00026 0.0017 0.0017 0.0016 RReessuullttss NNRRAAOO553300以外でccaalliibbrraattiioonn 3 SSgr A* = ρSgr A* × 3 S1622-253 S1622-297 S1921-293 ρ1622-253 ρ1622-297 ρ1921-293 fflluuxx絶対値はDDOOYY111155時点でのNNRRAAOO553300が € 55..44 JJyy ((HHeeaalleeyy eett aall.. 22000077)) であると仮定して決定 RReessuullttss Flux density at 8 GHz 100 1622-253 NNRRAAOO553300以外でccaalliibb NRAO 530 Flux density [Jy] Sgr A* 1622-297 1921-293 3 SSgr A* = ρSgr A* × 10 3 S1622-253 S1622-297 S1921-293 ρ1622-253 ρ1622-297 ρ1921-293 fflluuxx絶対値はDDOOYY111155時点でのNNRRAAOO553300が 55..44 JJyy 1 € であると仮定して決定 0.1 40 60 80 100 120 140 160 Day of year 180 200 220 240 260 280 RReessuullttss Flux density at 8 GHz 100 1622-253 NNRRAAOO553300以外でccaalliibb NRAO 530 Flux density [Jy] Sgr A* 1622-297 1921-293 3 SSgr A* = ρSgr A* × 10 3 S1622-253 S1622-297 S1921-293 ρ1622-253 ρ1622-297 ρ1921-293 fflluuxx絶対値はDDOOYY111155時点でのNNRRAAOO553300が 55..44 JJyy 1 € であると仮定して決定 0.1 変動なし 非常に安定 00..8811±00..0077 JJyy ((pprreelliimmiinnaarryy)) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Day of year eerrrroorrはddaaiillyy vvaarriiaattiioonn の検出精度 260 280 過去のVVLLAAのccmm波モニター((HHeerrrrnnsstteeiinn eett aall..22000044)) との比較 Number Our data 精度が良い!! 3.6 cm 10 ダブルピークも無い 0 0.6 VLA 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 本当に変動しているの か怪しい…� RReessuullttss 1921-293 Sgr A* 1622-253 1622-297 NRAO530 11日でとれるデータ Correration amplitude IInnttrraa--ddaayy vvaarriiaattiioonn はどうか?? • 各観測点のfflluuxx密度を 以下の式により算出 0.01 0.001 0.0001 各観測点のfflluuxx密度 Sgr A* si = SSgr A* 各観測点の相関強度 A* ρ Sgr × i ρSgr A* 11日の平均fflluuxx密度 € 1e-05 0 11日の平均相関強度 10 20 30 40 Observation number 50 60 70 SSggrr AA**はこれまで約11220000回観測 プロットしてみる RReessuullttss SSggrr AA** fflluuxx ddeennssiittyy aatt 88 GGHHzz 2 1.8 Flux density (Jy) 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0 200 400 600 Observation No. 800 1000 1200 RReessuullttss SSggrr AA** fflluuxx ddeennssiittyy aatt 88 GGHHzz 2 1.8 ピコピコしているのは本物か? →ヒストグラムをつくってみる Flux density (Jy) 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0 200 400 600 Observation No. 800 1000 1200 RReessuullttss SSggrr AA** fflluuxx ddeennssiittyy の頻度分布 ((刻み幅00..55 JJyy)) 250 200 150 100 50 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Flux density (Jy) 1 1.1 1.2 1.3 RReessuullttss 2 250 1.8 200 Flux density (Jy) 1.6 150 100 1.4 1.2 1 0.8 50 0.6 0 0.4 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Flux density (Jy) 1 1.1 1.2 1.3 0 200 400 600 Observation No. 800 奇麗なガウス分布 → ピコピコはおそらく雑音 IInnttrraa--ddaayy vvaarriiaattiioonn の検出精度 00..880055±00..110055 JJyy 1000 1200 RReessuullttss 160 250 生データのヒストグラム((ccaalliibb前)) 140 200 120 100 150 80 calibra_on (強度較正) 100 60 40 50 20 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Flux density (Jy) 1 1.1 1.2 1.3 0 4e-05 6e-05 8e-05 0.0001 0.00012 0.00014 0.00016 corr_amp 奇麗なガウス分布 → ピコピコはおそらく雑音 IInnttrraa--ddaayy vvaarriiaattiioonn の検出精度 00..880055±00..110055 JJyy うまくccaalliibbrraattiioonnができている! 0.00018 0.0002 RReessuullttss VLA data 250 3.6 cm Our data 200 150 100 50 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Flux density (Jy) 1 1.1 1.2 1.3 過去のccmm波での変動 ((HHeerrrrnnsstteeiinn eett aall..22000044)) はやっぱり疑わしい…� SSggrr AA** は非常におとなしい RReessuullttss ちなみにNNRRAAOO553300は…� 160 10 NNRRAAOO553300 NNRRAAOO553300 140 9 120 100 80 7 60 6 40 20 5 0 4 0 100 200 300 2 400 明らかに増光 500 SSggrr AA** 1.6 3.5 4 4.5 5 5.5 600 6 6.5 Flux density (Jy) 7 7.5 250 Observation No. 1.8 Flux density (Jy) Flux density (Jy) 8 SSggrr AA** 200 1.4 150 1.2 100 1 0.8 50 0.6 0.4 0 200 400 600 Observation No. 800 1000 1200 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Flux density (Jy) 1 1.1 1.2 1.3 8 8.5 非常に安定した測定ができている! 100 Flux density at 8 GHz 250 1622-253 NRAO 530 Sgr A* 1622-297 1921-293 200 150 50 0 0.4 0.5 0.6 0.7 1 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 Flux density (Jy) 2 1.8 1.6 0.1 40 60 80 100 120 140 160 Day of year 180 200 220 240 260 280 Flux density (Jy) Flux density [Jy] 100 10 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0 200 400 600 Observation No. 800 1000 増光が確認でき次第AAtteell http://www.astronomerstelegram.org にてお知らせ致します。 ※観測再開は今月下旬の予定 1200 まとめ • GG22 eevveenntt によるccmm波でのSSggrr AA**の変動を 捉えるためにVVLLBBIIモニター観測を実施 2011.3 2008.3 2004.5 • Sgr A* SSggrr AA** aatt 88 GGHHzz は Flux density [Jy] 100 1622-253 NRAO 530 Sgr A* 1622-297 1921-293 10 1 0.1 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Day of year 00..8811 ± 00..0077 JJyy ((pprreelliimmiinnaallyy)) で非常に安定 22 GGHHzzは検出できず • IInnttrraa--ddaayy vvaarriiaattiioonnも検出可能 • FFllaarree uupp が楽しみ!! 280
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