電波銀河 Fornax A ローブ中の 熱的・非熱的プラズマの 空間

電波銀河 Fornax A ローブ中の
熱的・非熱的プラズマの
空間分布の研究
埼玉大学 田代研  立教大学 北本研
瀬田裕美
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
Contents
1.  Introduction
2.  Target
3.  Results
4.  Discussion
5.  Summary
5. Summary
1.  Introduction
2. Target
4. Discussion
3. Results
5. Summary
1-1. AGN ジェット & ローブ
3C31 (Radio 5GHz VLA)
中心銀河
~50 kpc
ジェット
  巨大質量ブラックホール
ローブ
M = 107-9 M◎
  ローブ •  ジェットが運んできたｴﾈﾙｷﾞｰの貯蔵庫
•  ジェットの活動の履歴を保持
1.  Introduction
2. Target
4. Discussion
3. Results
5. Summary
1-2. ローブからの非熱的放射
電波銀河Fornax A
nFn (erg s-1 cm-2)
カラー : Ｘ線(ASCA)
コントア : 電波
10-11
多波長スペクトル
Tashiro+09
電波
Ｘ線
10-12
10-13
10-14 6
10
ｼﾝｸﾛﾄﾛﾝ
放射
109
逆ｺﾝﾌﾟﾄﾝ
放射
1012
1015
1018
Frequency (Hz)
1021
•  シンクロトロン放射 = 非熱的電子 Ue x 磁場 Um  電波
•  逆コンプトン放射 = 非熱的電子 Ue x 光子 UCMB  Ｘ線
電波 & Ｘ線観測から、ローブの非熱的ｴﾈﾙｷﾞｰが求まる。
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
1-3. 目標・手法・困難な点
•  目標：ジェットの活動の履歴を明らかにしたい。
•  手法：Ｘ線でローブの放射の空間分布を測定。
•  困難な点：ローブの放射は、暗くて広がっている。
ﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの評価が重要。
•  非Ｘ線背景放射
•  Ｘ線背景放射
・広域的 •  宇宙Ｘ線背景放射
•  天の川銀河からの放射
•  銀河団からの放射
•  中心銀河からの放射
ローブの観測には、すざく衛星が最適。
・局所的
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
2-1. Fornax A (NGC 1316)
DEC (J2000)
-37:00:00
-37:30:00
Fomalont+ 89
電波 強度 1.4GHz VLA
100kpc ~20’
West lobe
East lobe NGC 1316
電波 偏光 1.4GHz VLA
•  明るく、近く (z=0.006)、大視野角
•  すざくで空間分布を狙うのに最適
•  Fornax 銀河団のメンバー銀河
•  有名なローブ非熱的Ｘ線
•  中心銀河の活動 休止中
•  北向きのジェットの痕跡
Geldzahler+84
一様
3kpc
ばらばら
5% 40%
03:24:00 RA (J2000) 03:21:00
•  西ローブ南北で、偏光に違い
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
2-2. Fornax A の特徴
2. ローブ周辺の熱的放射
Isobe+11
Ue∝D-2
10-10
(erg cm-3)
非熱的電子のｴﾈﾙｷﾞｰ密度 Ue
1. Ue 小さい
10-13
•  可能性ある起源
Fornax A
50
•  温度 0.8 keV の
熱的放射の存在
(Kaneda+95, Tashiro+02, 09)
相関から逸脱
200
1000
ローブサイズ D (kpc)
失ったｴﾈﾙｷﾞｰは
どこにいったのか？
1.  Fornax 銀河団 ?
2.  Fornax A 中心銀河 ?
3.  ローブ ?
熱的放射の起源は、
わかっていない。
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
2-3. 観測
DEC (J2000)
-37:00:00
-37:30:00
Mapping layout
Fomalont+ 89
Radio 1.4GHz
100kpc
XIS の視野
East lobe
NGC 1316 West lobe
03:24:00
Our observations list
Start date
ﾛｰﾌﾞ中央 2006/12/26
中心銀河 2006/12/23
ﾛｰﾌﾞ西
2009/06/08
ﾛｰﾌﾞ北
2009/06/09
ﾛｰﾌﾞ南 1 2009/06/30
ﾛｰﾌﾞ南 2 2009/08/22
Total
Exposure
87 ks
40 ks
53 ks
54 ks
45 ks
38 ks
317 ks
03:21:00
RA (J2000)
初の Fornax A ローブのマッピング観測を実施。
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-1. 熱的放射のＸ線イメージ
Seta+ 12 in prep.
-37:00:00
100 kpc ~ 20’
-37:30:00
DEC (J2000)
混入点源
•  gray : X線 0.7-1.5 keV
•  contour : 電波 1.4 GHz
•  + : Ｘ線点源
ローブ内に、局所的に、 広がったＸ線を検出
NGC 1316
03:23:00
West lobe
R.A. (J2000)
03:21:00
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-2. ﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの詳細解析
捕えたＸ線の総量 100%
Ｘ線放射 (局所的)
ローブ
からの
放射
Fornax
銀河団
の放射
Fornax A
中心銀河
の放射
バックグラウンド
非Ｘ線
背景放射
Ｘ線放射
(大域的)
その他
の混入
Ｘ線源
個々に検出できる
明るい天体
天の川
銀河
の放射
宇宙Ｘ線
背景放射
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-2. ﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの詳細解析
非Ｘ線背景放射
Cnts s-1 keV-1 pixel-1
捕えたＸ線の総量 100%
軌道・NXB長期変化量
でsimulate, 不定性7%
バックグラウンド
Ｘ線放射
(局所的)
ローブ
(Tawa+ 07)
NXB スペクトル
からの放射
ローブ
Fornax
非Ｘ線 23% Ｘ線放射
Ni Kα Fornax A
10-9
からの
銀河団 中心銀河
背景放射
(大域的)
放射
の放射
の放射
その他
の混入
Ｘ線源
10-8
10-9
0
5
10
Energy (keV)
個々に検出できる
明るい天体
天の川
銀河
の放射
宇宙Ｘ線
背景放射
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-2. ﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの詳細解析
天の川銀河の放射
捕えたＸ線の総量 100%
方向により明るさ変化
Fornax A 周囲の3データを解析
Ｘ線放射 (局所的)
Dec
ローブ3 deg Fornax Fornax A
Fornax 銀河団 中心銀河
からの
銀河団 の放射
放射
の放射
Fornax A
R.A
バックグラウンド
非Ｘ線 23%
背景放射
Ｘ線放射
(大域的)
2%
その他
の混入
Ｘ線源
個々に検出できる
明るい天体
天の川
銀河
の放射
宇宙Ｘ線
背景放射
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-2. ﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの詳細解析
捕えたＸ線の総量 100%
XMM で検出した94天体
-14 ergs-1cm-2)
(>10
Ｘ線放射 (局所的)
バックグラウンド
Fornax
銀河団
の放射
-37:30:00
DEC (J2000)
-37:00:00
明るい天体
Fornax A
中心銀河
の放射
非Ｘ線 23%
背景放射
2%
20%
03:23:00
03:21:00
R.A. (J2000)
Ｘ線放射
(大域的)
その他
の混入
Ｘ線源
個々に検出できる
明るい天体
天の川
銀河
の放射
宇宙Ｘ線
背景放射
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-2. ﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの詳細解析
宇宙Ｘ線背景放射
捕えたＸ線の総量 100%
= Chandra field – XMM天体
log N (>S) (個数)
バックグラウンド
107
Ｘ線放射 (局所的)
ローブ
Fornax
106
からの
銀河団
放射 •  Chandra
の放射
105
Fornax A
中心銀河
の放射
deep field
south
•  混入天体
10-15
非Ｘ線 23%
背景放射
2%
20%
10-14
10-13
log S (天体の明るさ ergs-1cm-2)
Ｘ線放射
(大域的)
その他
の混入
Ｘ線源
個々に検出できる
明るい天体
天の川
銀河
の放射
19%
宇宙Ｘ線
背景放射
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-2. ﾊﾞｯｸｸﾞﾗｳﾝﾄﾞの詳細解析
37%
捕えたＸ線の総量 100%
Ｘ線放射 (局所的)
ローブ
からの
放射
Fornax
銀河団
の放射
Fornax A
中心銀河
の放射
バックグラウンド
非Ｘ線 23%
背景放射
Ｘ線放射
(大域的)
2%
20%
その他
の混入
Ｘ線源
個々に検出できる
明るい天体
天の川
銀河
の放射
19%
宇宙Ｘ線
背景放射
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
3-3. Ｘ線スペクトル
0.1
•  赤：BI, 黒：FI
•  点線：BIモデル、実線：FIモデル
Counts s-1 keV-1
宇宙Ｘ線
背景放射
混入点源
0.01
熱的放射の起源はなに？
非熱 : Γ = 1.7 (fixed)
F1keV = 0.17 uJy
熱 : kT = 0.8 keV
F0.5-2keV = 1.5 x 10-8
10-3
ergs-1cm-1str-1
天の川銀河
からの放射
0.5
熱的
放射
1 Energy (keV)
非熱的
放射
5
熱的・非熱的放射を検出
1.  Introduction
2. Target
4. Discussion
3. Results
5. Summary
3-4. 熱的放射の起源
  距離と銀河団成分のﾌﾗｯｸｽ
中心核ローブ方向のﾌﾟﾛﾌｧｲﾙ
2.  Fornax
Fornax AA中心銀河
中心銀河×
3.  ローブ
ローブ ○
中心銀河 NGC1316
Counts
銀河団成分ﾌﾗｯｸｽ 0.5—2keV
(10-9erg s-1 cm-2 str-1)
1. 
銀河団×
1.  Fornax
Fornax 銀河団
Fornax A
20
ローブ
Fornax A の熱的成分
Local 混入天体
Excess
200
•  銀河団周辺のデータと比較
中心銀河の分布と分離できる
•  銀河団放射
< 観測された熱的放射
ローカルな分布がローブに存在 100
中心銀河起源ではない
銀河団起源だけではない
40
0
0
0
0
2
1000
4
2000
銀河団からの距離 (arcdeg)
プロジェクション距離 (arcsec)
•  Fornax Aの熱的成分起源がローブ起源であることを発見。
•  一般的にも、ローブからの熱的放射の発見は初めて。
6
1.  Introduction
2. Target
4. Discussion
3. Results
5. Summary
4-1. 空間分布
1.0
温度
(keV)
• 加熱の起源の可能性：
1. 衝撃波加熱 (e.g.,Crostron+08)
2. ローブ内の非熱的電子
による加熱
• 温度：中心でより高温
• ﾌﾗｯｸｽ：中心集中
0.7
2.0 球 (r=12’)
cm-2
erg
str-1)
s-1
(10-12
フラックス
• 分布形状：殻型 ×、球型 ○
0.8
1.0
殻 (rin=8’, rout=12’ )
熱的放射
0 0
5
10
15
20
•  球型分布
中心からの距離 (arcmin)
•  ローブ内の電子による加熱を示唆。
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
4-2. ｴﾈﾙｷﾞｰ密度
 エネルギー密度 (erg cm-3 )  なぜ Fornax A に熱的放射？
熱的電子
7 x 10
-13
非熱的電子
3 x 10-13
磁場
0.8 x 10
-13
• 中心銀河・非熱的電子
 エネルギーの再評価
相関に近づく
の注入 休止
• 非熱的電子は熱化するはず
• 冷却時間
非熱的~Gyr < 熱的~10 Gyr
Fornax A
• 熱/非熱的放射のｺﾝﾄﾗｽﾄ比 大
熱的放射は、非熱的ｴﾈﾙｷﾞｰに匹敵。
1.  Introduction
2. Target
3. Results
(10 erg s
cm-2 str-1)
(10-13 erg cm-3)
非熱的ﾌﾗｯｸｽ 熱的ｴﾈﾙｷﾞｰ密度
-12
-1
温度
(keV)
4-3.
ﾛｰﾌﾞ南北の違い
1.0
電波 偏光5. Summary
4. Discussion
一様
ばらばら
北
0.8
熱的
ローブの
ガスの分布
0.7
冷たい
2.0
非熱的
暗い
当分配
•
•
1.0
ｼﾞｪｯﾄの向き
熱い
0
1.5
熱的
3kpc
明るい
Ue優勢
非熱的
南
熱
c
0.5
0
5
10
15
20
中心からの距離 (arcmin)
ジェットの歳差運動を示唆 !?
Δ非
1.  Introduction
2. Target
3. Results
4. Discussion
5. Summary
5. Summary
•  初のFornax A 西ローブのマッピング観測を行った。
•  ﾛｰﾌﾞ ”内” に熱的放射を初めて発見。
•  熱的放射のもつｴﾈﾙｷﾞｰは、非熱的ｴﾈﾙｷﾞｰに匹敵。
•  新たなｴﾈﾙｷﾞｰ形態を示唆。
•  南北のＸ線放射の違いを発見。
Feature Work
•  Fornax A 東ローブの新たな観測。
•  複数のローブで熱的放射の存在を検証。