Ｘ線・可視光で探る活動銀河核電離領域ガスの化学組成の研究

利用X射线和可见光研究活动星系核电离区气体的化学成分

基本信息

批准号：
12J10755
负责人：
鮫島寛明
金额：
$ 2.32万
依托单位：
Japan Aerospace Exploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

宇宙に存在する金属の起源は、星が寿命を終えて超新星爆発を起こした際にばらまかれたものである。従って宇宙初期から現在に至るまでの金属の変化、すなわち化学進化を知ることで星の形成史に迫ることができる。特に宇宙初期の化学進化の情報は、宇宙で最初に星が生まれた時期を探る上で極めて重要である。遠方にあっても明るく、スペクトルに金属由来の輝線・吸収線が多く見られる活動銀河核は宇宙初期の化学進化を探るのに最も適した天体であるが、そのスペクトルから化学組成を導出する方法が確立されていない点が最大の課題となり、長らく大きな進展はない状況であった。スペクトルから化学組成を導出する方法を確立すべく、私は活動銀河核可視光スペクトルの最大のデータベースであるスローン・デジタル・スカイサーベイ (SDSS) から明るい活動銀河核であるクェーサー約17,000天体分のスペクトルを解析し、鉄とマグネシウムの輝線強度の測定を行った。その結果、これらの輝線強度は輻射場の強さを表すエディントン比というパラメータに強く依存していることを発見した。次にその原因を探るべく、天文学研究で広く使われている光電離コード Cloudy で輻射のシミュレーションを行った。最近の研究から示唆されるX線強度や活動銀河核ガスのパラメータへの制限を考慮して可能な範囲で網羅的に調査した結果、エディントン比に応じてガス密度が変化し、それによって輝線強度が大きく変化していることを明らかにした。これは、従来化学組成の指標とされていた輝線強度比がガス密度に大きく依存していることを示唆する重大な結果である。さらにガス密度依存性を補正することで、輝線強度比から信頼性のある化学組成の導出法を考案することに世界で初めて成功した。これは活動銀河核による化学進化研究では画期的なものであり、今後の宇宙化学進化研究にとっての大きな礎を築くことができた。

当星星耗尽生命并引起超新星爆炸时，太空中金属的起源就会散布。因此，可以通过了解从早期空间到现在的金属的变化来接近恒星的历史。特别是，关于早期宇宙中化学演化的信息对于寻找恒星在宇宙中首次出生的信息非常重要。活性星系核即使在远处也是明亮的，并且具有从金属中得出的许多明亮线和吸收线，它是在早期空间中搜索化学演化的最合适的天文对象，但是如何从该光谱中得出化学成分。没有建立成为最大的挑战，很长一段时间都没有取得重大进展。为了建立一种从光谱中得出化学成分的方法，我是活动星系核视觉光谱的最大数据库，Slone数字天空调查（SDSS），约有17,000个天文学，这是一个明亮的星系核并测量了铁和镁的发光强度。结果，发现这些发光强度强烈取决于代表辐射区域强度的爱丁顿比率的参数。接下来，为了找出原因，我们在光电线代码的云层中进行了辐射模拟，该模拟广泛用于天文学研究中。由于根据最近的研究和对活动星系核气体参数的限制提出的X射线强度尽可能多的研究结果，气体密度根据爱丁顿的比率而变化，结果表明它正在显着变化。这是一个重要的结果，表明发光强度比被认为是常规化学成分的指数，在很大程度上取决于气体密度。此外，通过纠正气体密度依赖性，它是世界上第一个从发光线强度比设计可靠的化学成分衍生方法的成功。这是通过活性星系核在化学进化研究中进行的突破性的，它能够为未来的宇宙化学化学进化研究奠定巨大的基础。