近傍AGNの高密度ガスのサーベイ中井直正（筑波大学） (1) 全ての銀河にＳＭＢＨは存在するか？ (2) 質量降着は何が決めているのか？ (3) pcとkpcの円盤の境界面は？ＡＧＮ研究の課題１．どのような銀河に、どのような質量のＳＭＢＨが存在するか？（全ての銀河に存在？）２．ＳＭＢＨは、いつ、どのようにして形成されたか？３．AGNへの燃料供給(質量降着)機構は？４．降着質量(重力エネルギー)から輻射・運動エネルギー(ジェット等)への変換機構？ＡＬＭＡ • ガスの観測－AGNの燃料、粘性(角運動量輸送) • 高い角分解能（0.1”～0.01”）－ＡＧＮにできるだけ近いところを見る－銀河円盤→降着円盤（外縁） • 高い感度－弱い輝線・多様な輝線の観測も可能＊他波長との協力例：硬Ｘ線→質量降着率 (1) 全ての銀河にＳＭＢＨは存在するか？マゴリアン関係（Ferrarese & Merrit 2000) ブラックホールの質量銀河バルジ／楕円銀河の質量または速度分散 4 水メーザーによるブラックホール質量の測定（１） NGC 4258 D = 7.2 Mpc Miyoshi etc 1995 Nature 373, 127 VLBI, 角分解能<0.001” ↑ 0.14 pc MBH = 3.9 x 107 Mo Mdisk< 105 Mo ↑ 0.28 pc ケプラー回転 V rot  R Vrot 中心天体質量密度 R<0.01pc ⇒ 1012 Mo pc-3 ⇒ BH R  0 .5 5 UGC 3789 赤緯オフセット (M.Reid et al. 2009) 赤経オフセット MBH =1.1×107 Mo Mdisk < 105 Mo 視線速度 Vrot∝R－(0.53±0.01) 6 水メーザーによるブラックホール質量の測定（2） NGC1068 (Greenhill et al. 1996) -α -0.31±0.02 NGC3079 (Yamauchi, et al. 2004) NGC3393 (Kondratko, et al. 2008) -0.37±0.07 -0.10±0.04 （円盤回転曲線） V∝R-α IC1481 (Mamyoda, et al. 2009) -0.19±0.04 7 ブラックホール質量と円盤質量の分離中心力 2 V rot r   r rin=3rg ↑ メーザー円盤 rout=100pc ポテンシャル  (r )   GM bh r   (M disk , rin , rout , b ) 円盤の面密度分布  (r )  r b (b=-1, Mestel’s disk) 8 N1068 V∝R-α N3079 N3393 IC1481 -0.31 -0.37 -0.10 -0.19 ±0.02 ±0.07 ±0.04 ±0.04 MBH 12±1 ×106(Mo) 1.9±0.2 <5.4 12±1 Mdisk 11 ×106(Mo) <1.2 35±2 (Hure 2002) 33±3 (Mamyoda 2010) 9 BH質量ーバルジ関係 ←ーーーー→ （Ferrarese & Merrit 2000) 水メーザー 10 ● ｜ ● ｜｜｜ ↓ ｜ ↓ ● ↓ ↓ ↓ 11 マゴリアン関係 ● ● ● ● ↓ ● ● ● ↓ ↓ ＿ 12 ALMAによる観測１（提案） • 近傍晩期型銀河（Sc, Scd）の中心部の回転(曲線) → 中心核の質量測定（ＢＨ質量の上限値） • Band７（350GHz帯） HCN(4-3), HCO+(4-3), CO(3-2), etc • B=1km θ～0.09”～4 pc @10Mpc • ガス円盤の傾きの測定（←回転速度） 2次元分布が必要 (2) 質量降着は何が決めているのか？水メーザー円盤の構造 (r=0.1pc～数pc) ↑ 相関 ↓ 質量降着率（硬Ｘ線光度）銀河円盤（100pc～10pc） → 水メーザー円盤(r=0.1pc～数pc) Scientific justification ~Edge-on NGC 4258 ↓jet maser disk↓ 0.14 pc 0.28 pc Outer envelope of accretion disk （T~500 K） Vrot ∝r－0.5 ⇒ MBH =3.9 x 107 Msun ⇒ Mdisk < 105 Msun σV<10 km/s ⇒ H<0.0003 pc H/r < 0.0025 L(2-10keV) ~ 1040 – 1041 erg/s NGC1068 H/r = 0.3 L(2-10keV) ~ 1043 – 1044 erg/s r = 0.65 ~ 1.1pc Vrot ∝r－0.31 ⇒ Mdisk / MBH = 0.91 MBH = 1.2 x 107 Msun σV = 30 km/s L(2-10keV)⇒ dM/dt = 2.7x10-19 Lx [g s-1] (mass accretion rate)  M H   2  r  gas  V rot    r  2 Standard accretion disk mode (Shakura & Sunyaev 1973) (1) Why are the pc-scale disks different? massive or not ⇒ A key would be the region of several ten pc to a few pc. NGC4258 R.L.Plante et al. (1991 ApJ 381,110) OVRO CO(J=1-0) 7”x8” RA =12h18m57.5s Decl=+47d18m14s Distance = 7.2 Mpc CO(3-2), HCN 0.5” ~ 17 pc Sawada-Satoh,S. et al. (2007 ApJ 658,851) SMA CO(J=2-1) 3”x2” ○ 3” 3σ、σ=2.1Jy beam-1 km s-1 NGC 1068 RA =02h42m40.7s Decl=-00d00m48” Distance = 10 Mpc CO(3-2), HCN 0.5” ~ 24 pc Helfer,T. & Blitz,L. (1995 ApJ 450,90) BIMA + NRAO12m CO(J=1-0), 4” ○ HCN(J=1-0), 5” ○ 3” ALMAによる観測２（提案） • 近傍ＡＧＮの中心部の高密度ガスの量・分布南天のＡＧＮ、水メーザー円盤が既知 • Band７（350GHz帯） HCN(4-3), HCO+(4-3), CO(3-2), etc • B=1km θ～0.09”～4 pc @10Mpc • 硬Ｘ線との協同（質量降着率の推定）既知のデータ、新規観測 (3) pcとkpcの円盤の境界面は？ ↓ジェットＮＧＣ４２５８ ↑ほぼ横向き高密度ガス円盤降着円盤の外縁部（T~500 K） V rot  1 r Rotation axes boundary between pc-scale disk and kpc-scale disk? (Ishihara etc 2001 PASJ 53, 215; Yamauchi etc 2012, PASJ in press) IC2560 D = 26 Mpc R = 0.087 – 0.335 pc V = 213 – 418 km/s H/Rin < 1 / 7 Independent rotation between pc-scale and kpc-scale disks! (2) why？ How is the structure of the boundary between them? Origin of losing angular momentum? 質量降着を促進？ 23 ALMAによる観測３（提案） • 近傍ＡＧＮの中心部の高密度ガスの分布南天のＡＧＮ、水メーザー円盤が既知 • Band７（350GHz帯） HCN(4-3), HCO+(4-3), CO(3-2), etc • 角分解能 B=1km θ～0.09”～4 pc @10Mpc • 視野 λ／D ～ 15” = 730 pc @10Mpc