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JVN による 活動銀河核の大規模観測

JVN による 活動銀河核の大規模観測. 土居 明広 (JAXA). JVN の基本性能. Japanese VLBI Network (JVN). ■　大学 VLBI 連携観測事業 　　　　　　　　　　　（ 2005 年～） ・ 苫小牧１１ｍ ・ 臼田６４ｍ ・ 鹿島３４ｍ ・ つくば３２ｍ ・ 岐阜１１ｍ ・ VERA ２０ｍ × ４ ・ 山口３２ｍ ・ 内之浦３４ｍ ・ 高萩 / 日立３２ｍ ■　観測バンド ・ 6.7 GHz ・ 8.4 GHz ・ 22 GH ｚ + 2.3 GHz ? + 43 GHz ?.

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JVN による 活動銀河核の大規模観測

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Presentation Transcript

  1. JVNによる活動銀河核の大規模観測 土居明広 (JAXA) 大学VLBI連携・東アジアVLBI観測網の22GHz観測ワークショップ 2010/11/12

  2. JVN の基本性能

  3. Japanese VLBI Network (JVN) ■　大学VLBI連携観測事業 　　　　　　　　　　　（2005年～） ・ 苫小牧１１ｍ ・ 臼田６４ｍ ・ 鹿島３４ｍ ・ つくば３２ｍ ・ 岐阜１１ｍ ・ VERA ２０ｍ ×４ ・ 山口３２ｍ ・ 内之浦３４ｍ ・ 高萩/日立３２ｍ ■　観測バンド ・ 6.7 GHz ・ 8.4 GHz ・ 22GHｚ + 2.3 GHz ? + 43 GHz ? 空間分解能 ～1-3 mas

  4. JVN 各バンドの性能（連続波） VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

  5. JVN へ示されたAGN大規模観測提案

  6. 2008年のワークショップ

  7. 2008年発表資料から転載 JVNによるVSOP-2 Calibrator Surveyの可能性 須藤広志（岐阜大） VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS

  8. 2008年発表資料から転載 JVN独自の方向性: Spectrum Survey? • 多周波同時観測でSpectrum Indexを得る  inverted spectrum source を探す • Combination • SXKQ : JVN • XK : e-VLBI(OCTAVE) 10 mas beam matching • マシンタイム • SXKQ(JVN)だと4000時間（スナップショット） • XK(e-VLBI)だと1000時間 • Complete sampleで天文学的な意義 　　あるいはspectral indexとサイズ関係のphysics

  9. 2008年発表資料から転載 JVNによる低光度AGNサーベイの提案 秦和弘（総研大） 共同研究者 土居明広（宇宙研） VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS

  10. 2008年発表資料から転載 VLBIで検出可能な降着円盤の存在 Narayan + 1998 • 理論：輝度温度～1010Kの高温降着流（ADAF）を予言 ADAF理論SED ～100Rg以内からの 熱的シンクロトロン Log(νLν)erg/s 周波数 VLBI LLAGNはVLBIを用いて直接円盤研究ができる舞台

  11. 2008年発表資料から転載 LLAGNの電波性質：variability Anderson +2005 数日のタイムスケールは当たり前 1日以内の変動も多くの LLAGNで一般的に観測される 放射領域が 非常にコンパクト ～100Rg であることは分かったが、 やはり起源（jetor disk）は不明

  12. 2008年発表資料から転載 JVNへの観測提案 やりたいことはいろいろある… 円盤イメージング、コアスペクトル調査、光度変動、偏波、 弱ジェットモニター、コアシフト、電波-X線相関… この中で、JVNの能力である 周波数の多さ・1masに迫る分解能・感度(大望遠鏡) を存分に発揮できるテーマとして提案したいのは masスケールで電波コアの多周波（2.3, 8.4, 22, 43 GHz） 同時スペクトルを測定して電波コアの起源に迫る 今まで測定されてきたコアスペクトルはそのほとんどがVLAコア VLBIで、22、43GHzも含めて、同時にスペクトルを測定した LLAGNは３天体ほど。

  13. 2008年発表資料から転載 候補天体 VLA15GHzサーベイから5mJy 以上の天体をセレクト 31天体 • これは8GHzにおいて • 臼田なしでの位相補償観測（オンソース1時間、8アンテナ、256MHz） • フラットスペクトル • ファクター2の光度変動 • ミッシングフラックス比 VLBI/VLA = 70 % • を仮定した状況で計算上イメージSN > 10を達成できる天体に対応 • 高周波まで検出できるサンプルを増やすため、野辺山を入れて2.3～22 GHzは全天体を、43GHzはできる天体で観測したい • 平均的には1周波あたりオンソース1時間 • トータル : 150 ～ 200時間 • 野辺山 : ～50時間

  14. 2008年発表資料から転載 高降着率円盤を持つAGNの観測研究 土居明広 （VSOP-2/ASTRO-G） 関係者： 浅田圭一, 永井洋, JVNチーム, OCTAVEチーム VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

  15. 2008年発表資料から転載 OCTAVE の成果（BALQSO） Doi et al. 2009, PASJ Proga, Stone, and Kallman (2000) 密度 速度場 ~ 0.1 pc BH 降着円盤 共存!! 放射圧で加速されるサーマルアウトフロー 磁気圧で加速されるノンサーマルジェット ← UV スペクトル, 理論 ← OCTAVE 検出

  16. L可視（Disk） L電波（Ｊｅｔ） L電波/L可視 2008年発表資料から転載 AGN多様性の統一理解へ向けて 0 －1 －2 －3 －4 －5－6 BALQSO NLS1 Quasar Log (L/LEdd ) Seyfert 低光度AGN 5 　 6 　　 7 　 　 8 　　 9 10 Log (MBH/ M◎ ) VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

  17. 2008年発表資料から転載 観測提案（案） ■　サンプル例 　＊ NLS1 - ３０天体 （Whalen et al. 2006、Komossa et al. 2006） （知られている全ての radio-loud NLS1） 　＊ BALQSO - SDSS BAL 電波源、フラックス上位 23 天体 　　（“OCTAVE サンプル”） ■　観測バンド - S / X / K / Q - ほぼ同時観測 （≪１か月） ■　偏波観測（ＦＲＭ） ■　観測時間 - ~30 hr (第１段階) - ~200 hr (第2段階) VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

  18. 2008年発表資料から転載 JVNプロジェクト観測提案： 若い電波銀河の22 GHzモニター観測 永井　洋 （国立天文台） 提案内容 GPS/HFP (galaxy type) 22天体を、JVN@22GHzでモニター観測 3hr/天体を3ヶ月おきにモニター 年間264時間を観測提案 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS

  19. 巨大な電波銀河(FRII)と形状はそっくりだが、 サイズが小さい 進化？ 150 kpc 2008年発表資料から転載 What’s CSS, GPS, HFP? Optical IDがGalaxyタイプのHFP/GPS/CSSの多くは、対象的なローブ構造を持つ（ローブが電波放射の大部分を担う） -->CSO, MSOと呼ばれる Compact Symmetric Objects (CSOs) /GPS・HFP galaxy ~1 kpc Medium Symmetric Objects (MSOs) /CSS galaxy ~20 kpc

  20. 2008年発表資料から転載 But・・・ GPS/HFP galaxyも（特に高周波で）時間変動を示すことが明らかになってきた！ （タイムスケール～month-year、変動規模～数-数10%） １．GPS galaxyの中にもblazarのcontamination? ２．若い電波銀河に、intrinsicな変動がある？ Torniainen+ 2007

  21. 2008年発表資料から転載 そこで、観測提案 ■目的 JVN@22GHzによるモニター観測で、GPS/HFP galaxyのどの成分が時間変動をしているのかを明らかにする ■期待される成果 ・Blazarのコンタミの除去 -->電波銀河の各進化段階におけるpopulationを明確にすることで、精密な進化モデルの構築へ貢献 ・Young radio sourceの変動 -->ISMのムラ？ 　　ジェットが間欠泉？ 　　活動がフェードアウト？ GPS, CSS, FRIIの個数分布 Number O’Dea 1998 LS [kpc] Bicknell+ 1997

  22. 各観測提案の要求一覧

  23. JVN のポテンシャル 多数の天体の撮像撮像 × 微弱天体の検出 × 多周波での観測 以下、観測実績の例から、JVNのポテンシャルを簡単に示す

  24. JVNによる多数天体の撮像 @ 8 GHz 例：３観測(U06075, U06085, U06140) で AGN １６天体を撮像 targets → Doi et al. 2007, PASJ

  25. ＪＶＮで検出された微弱天体＠ 8 GHz Doi et al. 2007, PASJ 末松修論（2006山口大学） 4 mJy 3 mJy

  26. JVNによる多周波ほぼ同時観測 @ S/C/X U08230 @S/X, U08125 @C 2.3 GHz 6.7 GHz BALQSO ２天体の ３周波ほぼ同時観測。 （S/X は同時） [ Doi & Asada in prep. ] 8.4 GHz

  27. （つづき） Doi & Asada in prep. ■　Peaked-spectrum BALQSO ２天体 若い電波銀河？

  28. 課題

  29. 課題　→　方針ある整備計画を • 運用システム • 中央集中管理（Sch-file 作成 & 配信、局遠隔運用、ログ集約）＝ VERA運用システムの利活用 • 提案受付の窓口 • 大規模枠の設定、審査方針の確立 • 各局の性能向上 • フロントエンド・バックエンドの共通デザイン・共同製作 • バンドパス特性の一致、メンテナンス管理、コスト • 高確度 Tsys 自動モニタシステム • scan間ではなく、常時（VLBA方式）、特に22/43GHzでは不可欠 • 指向確度・安定度の改善、ゲインカーブ管理

  30. 性能向上のポイント ◉ 連続波観測の性能 ≒ ダイナミックレンジ（イメージノイズ） ≒ キャリブレーション精度 ◉ イメージノイズの内訳(JVN実績からの推定) 熱雑音：キャリブレーションエラー 〜 １：１０ ポインティング性能、Tsysモニタ/ゲインカーブ確度、 バンドパス特性の一致性・安定度、偏波特性、UV-coverage、、 総開口面積、局数、Tsys、帯域幅、観測時間、、、 アレイの物量を活かすには、各局の緻密な整備が必要

  31. まとめ • AGN連続波大規模観測の提案群 • 多周波ほぼ同時サーベイ、モニタ • すべて 22 GHz を要求 • 整備計画が必要 • 大規模な科学運用をおこなうシステム • 中央集中管理運用 • 大規模提案を受け付ける枠組 • 各局の整備 • → キャリブレーションエラーの低減 → 撮像性能

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