モンテカルロ輻射輸送計算とX線偏光観測による巨大ブラックホールと銀河共進化の解明

利用蒙特卡罗辐射传输计算和 X 射线偏振观测阐明超大质量黑洞和星系的共同演化

• 批准号: 20J00119
• 负责人: 谷本 敦
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Kagoshima University (2022)The University of Tokyo (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00119/
• 关键词: 活動銀河核; 超巨大質量ブラックホール; X線偏光観測; 輻射輸送計算; 超巨大ブラックホール; X線天文衛星NuSTAR; 活動銀河核; 超巨大質量ブラックホール; X線偏光観測; 輻射輸送計算; 超巨大ブラックホール; X線天文衛星NuSTAR

活動銀河核(Active Galactic Nucleus: AGN)のトーラス構造の理解は、非常に重要である。AGNは、超巨大質量ブラックホール(SuperMassive Black Hole: SMBH)への質量降着により、約10億太陽光度で銀河中心が明るく輝く現象である。AGNの構造は、降着円盤がSMBHを取り囲み、さらにトーラスと呼ばれる構造が、これらを取り囲んでいると考えられている。このAGNトーラスは、母銀河からSMBHへの質量供給の役割を担うと考えられている。すなわち、AGNトーラスの理解は、SMBHと銀河の共進化を理解する上で非常に重要である。しかしながら、その構造やその形成機構は未だに理解されていない。トーラス構造を調べるには、X線偏光観測が最適な手段の1つである。何故なら、X線は、AGNトーラス内のガスによりCompton散乱され、偏光するためである。すなわち、その偏光度は、AGNトーラスの形状や密度に強く依存する。近年、X線天文衛星Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE)により、最近傍のCompton-thick AGNであるCircinus galaxyのX線偏光が初めて検出された。この偏光度を説明するために、単純な幾何構造を仮定したAGNトーラスからの輻射輸送計算がいくつか行われている。そこで私は、より現実的な、輻射駆動噴水モデルに基づいた、偏光度計算に取り組んだ。ここで輻射駆動噴水モデルとは、非等方な紫外線放射やX線加熱により、非定常なAGNトーラスのような構造を形成する理論モデルである。この結果、私は、IXPEにより観測されたCircinus galaxyの偏光度の再現に成功した。これは、X線偏光の起源が、Compton-thickなfailed windであることを示唆する。

了解活性银河核（AGN）的圆环结构非常重要。 AGN是一种现象，在该现象中，由于超大型黑洞（SMBH）上的质量积聚，银河中心在大约10亿太阳射线上明亮地闪耀。 AGN的结构被认为是积聚磁盘围绕SMBH，并且一种称为圆环的结构围绕着它们。人们认为，这种AGN圆环在从母亲银河到SMBH的大众供应中发挥作用。也就是说，了解AGN圆环在理解SMBH和星系的共同进化方面非常重要。但是，它的结构和形成机制仍然尚不清楚。 X射线极化观察是研究圆环结构的最佳方法之一。这是因为X射线是由AGN圆环中的气体散布并极化的。也就是说，极化程度在很大程度上取决于AGN圆环的形状和密度。近年来，X射线天文卫星成像X射线极化探索器（IXPE）首次检测到最近的邻居Circinus Galaxy的X射线极化。为了解释这种极化程度，假设简单的几何形状，已经从AGN圆环进行了几种辐射传输计算。因此，我基于辐射驱动的喷泉模型进行了更现实的极化计算。在这里，辐射驱动的喷泉模型是一种理论模型，其中各向异性紫外线辐射和X射线加热形成像不稳定的AGN圆环一样的结构。结果，我能够成功地重现IXPE观察到的Circinus Galaxy的极化程度。这表明X射线极化的起源是池塘厚的风。