爆発的星形成? AGN関係を 生み出す物理機構の観測的示唆

1/15

爆発的星形成による

爆発的星形成による

活動銀河中心核の形成と進化

活動銀河中心核の形成と進化

渡部 靖之

（筑波大 D3 学振研究員）

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Circumnuclear

Circumnuclear

starburst

_{starburst と}

と

AGN

_AGN

半径：数 100 pc

全光度：10

_L

爆発的星形成領域の内側の構造に注目

→ 理論モデルを観測データを用いて検証

ガス円盤 （~100pc） 爆発的星形成領域 R R_ringring

輻射流体力学モデル

輻射流体力学モデル

Umemura, Fukue & Mineshige 1997, 1998

ガス円盤の構造に注目

爆発的星形成による輻射圧

構造

注目する物理過程

・リング状の爆発的星形成領域

・爆発的星形成領域の内側のガス円盤

ガス円盤 r （~100pc） 爆発的星形成領域 R R_ringring typical

timescale MyrMyr << GyrGyr

基礎方程式

基礎方程式

dv

dt

=

v

r

−

1

ρ

dp

dr

−

d

Φ

dr

+

χ

c

F

−

3

2

χ

c

Ev

動径方向

Umemura, Fukue & Mineshige 1997, 1998

1

r

d(rv

)

dt

=

3

χ

E

2c

r

R

V

−

3

χ

E

2c

v

方位角方向

輻射圧の効果

輻射圧の効果

dv

dt

=

v

r

−

1

ρ

dp

dr

−

d

Φ

dr

+

χ

c

F

−

3

2

χ

c

Ev

動径方向

Umemura, Fukue & Mineshige 1997, 1998

方位角方向

1

r

d(rv

)

dt

=

3

χ

E

2c

r

R

V

−

3

χ

E

2c

v

Myr << GyrGyr

圧縮されたガス円盤

圧縮されたガス円盤

の平衡半径

の平衡半径

見積もり

動径方向の輻射圧

によるガス円盤の圧縮

→ 回転平衡

のガス円盤が形成される

Umemura, Fukue & Mineshige 1998 5/15

理論予測

理論予測

Γ

= L

L

L_Edd =1.7 ×1010L_sun × Mdyn

109M_sun       fdg 0.03       −1 a_d 0.1µm       ρs 3gcm−3      

r

_disk

/ R

_ring

6/15

サンプルデータ

サンプルデータ

non-AGN（15）

NGC278, 1300, 1512, 2903, 2997, 3184, 3344, 3351,

3593, 4254, 4984, 6574, 7552, 7742, 7771

AGN （12）

NGC1068, 1097, 3486, 4303, 4314, 4321, 4736, 4826,

5248, 6951, 7217, 7469, Circinus galaxy

必要なデータ

_r

6/15

サンプルデータ

サンプルデータ

non-AGN（15）

NGC278, 1300, 1512, 2903, 2997, 3184, 3344, 3351,

3593, 4254, 4984, 6574, 7552, 7742, 7771

AGN （12）

NGC1068,

1097

, 3486, 4303,

4314

, 4321, 4736, 4826,

5248,

6951

, 7217,

7469

,

Circinus galaxy

Seyfert galaxy LINER

必要なデータ

_r

NGC1097 (Seyfert galaxy)

NGC1097 (Seyfert galaxy)

disk

disk

radius

radius

r

Watabe, Hirashita & Umemura (in submitted) 8/15

結果

結果

：理論と観測の

_{：理論と観測の}

比較

_比較

・輻射圧によるガス円盤の圧縮

・爆発的星形成による中心核活動性

Watabe, Hirashita & Umemura (in submitted) 9/15

結果：

結果：

輻射圧によるガス円盤の圧縮

_{輻射圧によるガス円盤の圧縮}

r

_disk

/ R

_ring

→ 観測によって求められたガス円盤のサイズは、

輻射流体力学モデルと一致

Watabe, Hirashita & Umemura (in submitted) 10/15

結果：

結果：

爆発的星形成による中心核活動性

_{爆発的星形成による中心核活動性}

→ 輻射圧による圧縮の強さと、中心核の活動性には、

正の相関が見られる

r

_disk

/ R

_ring

Γ

Γ

_SB

_SB

−

₋

Γ

_Γ

_AGN

_AGN

関係

r

_disk

/ R

_ring

LAGN_Edd LEdd

AGN = 4πcGMBHmp σ_T      

→ 輻射圧による圧縮の強さと、質量降着率の間にも

正の相関が見られる

Watabe, Hirashita & Umemura (in submitted)

Γ_SB = LSB L_Edd

爆発的星形成の

_”

実効的な

_”

輻射の効果

と

AGNの活動性

の関係

Γ

_SB

− Γ

_AGN

関

係

12/15

連続的な爆発的星形成

連続的な爆発的星形成

r

_disk

/ R

_ring

LAGN_Edd LEdd

AGN = 4πcGMBHmp σ_T       log Γ SB Mazzarella et al. 1994 3.3μm PAH 輝線

輻射圧によるガス円盤の圧縮

→ 星形成を誘発する可能性

連続的な爆発的星形成が、

さらに中心へガスを供給すると考えられる

13/15

Nuclear

Nuclear

-

_-

starburst

_starburst

と

_と

AGN

_AGN

光度

_光度

Imanishi & Wada 2004

Watabe, Kawakatu & Imanishi (in preparation)

14/15

結果：

結果：

Nuclear starburst

Nuclear starburst

−

−

AGN

AGN

燃料

燃料

供給

供給

→ nuclear starburst が AGNへの

質量降着に寄与している証拠の発見

log (3.3μmPAH luminosity) [L_~]

log (L N (1 ”.5)/L Edd ) 3.3μm PAH 輝線光度と L_N(1”.5)/L_Edd は正の相関を示す

理論・観測に

理論・観測に

基づく

基づく

「

「

爆発的

爆発的

星形成

星形成

−

−

_AGN

_AGN

」

」

関係

関係

の構築

の構築

「

「

Γ

Γ

−

−

Γ

Γ

」

」

「

「

−

−

燃料供給」

燃料供給」

15/15 数100pc 1∼100pc ブラック ホール Circumnuclear starburst Nuclear starburst

理論・観測に

理論・観測に

基づく

基づく

「

「

爆発的

爆発的

星形成

星形成

−

−

_AGN

_AGN

」

」

関係

関係

の構築

の構築

「

「

Γ

Γ

−

−

Γ

Γ

」

」

「

「

−

−

燃料供給」

燃料供給」

数100pc 1∼100pc ブラック ホールAGN 燃料供給 15/15 circumnuclear starburst → 圧縮 ガス円盤の圧縮 → ・AGN 燃料供給 ・nuclear starburst nuclear starburst → AGN 燃料供給

29/34

その他の観測

その他の観測

ガス分布、量

降着量

爆発的星形成

相関を示唆

13/18

各

各

AGN

_AGN

について

_について

、もう少し

_{、もう少し}

Lewis & Eradeous 06

(2.2∼3.1)×108 Nemmen et al. 04; 06 NGC1097 ∼4×106 M_bulge-M_BH relation ∼1010 Moorwood et al. 96 Circinus ∼7×106

Collier et al. 98; Wandel et al. 99

(0.52∼3)×1011

Petrucci et al. 04; Davies et al. 04

NGC7469

MBH [M_sun]

AGN全光度[L_sun]

Γ_AGN = Lbol AGN

LAGN_Edd LEdd

AGN = 4πcGMBHmp σ_T       見積もり：

timescale

t

=

4

π

cR

χ

L













t

=

8

π

c

R

3

χ

L

3/17

Questions

Questions

What has caused the galactic nuclear activity ?

Are there any relations between

17/17

REQUESTS !!!

REQUESTS !!!

Our results provide important idea, based on which

“future high-resolution observations” can be planed

to reveal the

physical origin of starburst - AGN connection

M

or V

R

r

R

L

or L

9/17

NGC7469 (Seyfert 1)

NGC7469 (Seyfert 1)

R

：480 pc

L

：3×10

_L

v

: 100 km/s

→ M

：1.1×10

_M

ring

radius

disk

disk

radius

radius

r

/ R

∼ 0.3 - 0.47

NGC6951 (Seyfert 2)

NGC6951 (Seyfert 2)

Circinus galaxy (Seyfert 2)

Circinus galaxy (Seyfert 2)

H

[OIII]

V band I band

NGC4314 (LINER)

NGC4314 (LINER)

Benedict et al. 1996

contour: CO

NGC2903 (non

NGC3351 (non

8/13

NGC1097 (Seyfert galaxy)

NGC1097 (Seyfert galaxy)

r

/ R

∼ 0.5 - 0.65

disk

disk

radius

radius

R

：700 pc

L

：10

L

M

：1. 8×10

M

3/18

爆発的星形成

爆発的星形成

ー

_ー

AGN

_AGN

関係

_関係

log (AGN power)

Imanishi & Wada 2004

輻射圧によるガス構造の変化

Umemura, Fukue & Mineshige 1997, 1998 Ohsuga et al. 1998

数100pc領域の爆発的星形成

Seyfert 2 > Seyfert 1

e.g. Heckman et al. 1989

e.g. Wada & Norman 2002

超新星爆発によるガスの撹乱 爆発的星形成による影響

-

理論

-目的

目的

：関係を生み出す

：関係を生み出す

物理機構

物理機構

の解明

の解明

-

観測

-13/14

連続的な爆発的星形成

連続的な爆発的星形成

3.3μm PAH 輝線

→

100 pc以内の

爆発的星形成を示唆

輻射圧によるガス円盤の圧縮

→ 星形成を誘発する可能性

連続的な爆発的星形成が、

さらに中心へガスを供給すると考えられる

12/13

議論：輻射の効果

議論：輻射の効果

critical density:

HCN(1-0) >> CO(1-0)

光学的厚みに依存した構造

輻射流体力学モデルの検証

13/18

各

各

AGN

_AGN

について

_について

、もう少し

_{、もう少し}

Lewis & Eradeous 06

(2.2∼3.1)×108 Nemmen et al. 04; 06 NGC1097 ∼4×106 M_bulge-M_BH relation ∼1010 Moorwood et al. 96 Circinus ∼7×106

Collier et al. 98; Wandel et al. 99

(0.52∼3)×1011

Petrucci et al. 04; Davies et al. 04

NGC7469

MBH [M_sun]

AGN全光度[L_sun]

Γ_AGN = Lbol AGN

LAGN_Edd LEdd

AGN = 4πcGMBHmp σ_T       見積もり：

14/18 Γ = LSB L_Edd

r

_disk

/ R

_ring

LAGN_Edd LEdd

AGN = 4πcGMBHmp σ_T       log Γ SB

Γ

Γ

_SB

_SB

_-

_-

Γ

_Γ

_AGN

_AGN

関係

_関係

理論・観測に

理論・観測に

基づく

基づく

「

「

爆発的

爆発的

星形成

星形成

−

−

_AGN

_AGN

」

」

関係

関係

の構築

の構築

「

「

Γ

Γ

−

−

Γ

Γ

」

」

「

「

−

−

燃料供給」

燃料供給」

数100pc 1∼100pc ブラック ホールAGN 燃料供給 15/15 circumnuclear starburst → 圧縮 ガス円盤の圧縮 → ・AGN 燃料供給 ・nuclear starburst nuclear starburst → AGN 燃料供給