光赤外における活動銀河核研究：〜 課題と展望 〜

長尾 透（アルチェトリ天文台）

活動銀河核の基本構造〜中心ブラックホール
〜降着円盤
〜ジェット
〜Ｂｒｏａｄ-Ｌｉｎｅ Ｒｅｇｉｏｎ〜ダストトーラス〜Ｎａｒｒｏｗ-Ｌｉｎｅ Ｒｅｇｉｏｎ（〜母銀河 ）

形状は？
組成は？
運動は？
起源は？

まだ我々は非常に基本的な事さえ知らない〜 全てが課題。全てがこれから。
〜 とりわけ致命的なのが。。。。

中心ブラックホールの質量測定

■ 宇宙の距離はしご■ ＢＨの質量はしご

年周視差

ＢＨ近傍のガス・星の運動

セファイド変光星
ハッブル則〜 お手軽距離決定〜 宇宙の果てまで〜 信頼性は良い〜 近傍天体のみ

Ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ〜 観測時間投入が必要〜 限られた天体数

光度 - ＢＬＲサイズ関係〜 お手軽ＢＨ質量測定？
〜 宇宙の果てまで（値を出すだけなら）~1.5e9 Msun @< 8pc

■ 宇宙の距離はしご■ ＢＨの質量はしご

年周視差

ＢＨ近傍のガス・星の運動

セファイド変光星
ハッブル則〜 お手軽距離決定〜 宇宙の果てまで〜 信頼性は良い〜 近傍天体のみ

Ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ〜 観測時間投入が必要〜 限られた天体数

光度 - ＢＬＲサイズ関係〜 お手軽ＢＨ質量測定？
〜 宇宙の果てまで（値を出すだけなら）~1.5e9 Msun @< 8pc

■ 宇宙の距離はしご■ ＢＨの質量はしご

年周視差

ＢＨ近傍のガス・星の運動

セファイド変光星
ハッブル則〜 お手軽距離決定〜 宇宙の果てまで〜 信頼性は良い〜 近傍天体のみ

Ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ〜 観測時間投入が必要〜 限られた天体数

光度 - ＢＬＲサイズ関係〜 お手軽ＢＨ質量測定？
〜 宇宙の果てまで（値を出すだけなら）~1.5e9 Msun @< 8pc

■ 宇宙の距離はしご■ ＢＨの質量はしご

年周視差

ＢＨ近傍のガス・星の運動〜 信頼性は良い〜 近傍天体のみ

セファイド変光星
ハッブル則

Ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ〜 お手軽距離決定〜 宇宙の果てまで〜 観測時間投入が必要〜 限られた天体数

NGC 5548

MBH ~ 6.8e7 Msun
~1.5e9 Msun @< 8pc
Peterson & Wandel (1999)

光度 - ＢＬＲサイズ関係〜 お手軽ＢＨ質量測定？
〜 宇宙の果てまで（値を出すだけなら）■ 宇宙の距離はしご■ ＢＨの質量はしご

年周視差
セファイド変光星
ハッブル則〜 お手軽距離決定〜 宇宙の果てまでfrom Rev.Mapping of NGC 5548
34 AGNs

MBH ~ 6.8e7 Msun
~1.5e9 Msun @< 8pc
Peterson & Wandel (1999)
Kaspi et al. (2000)

ＢＨ近傍のガス・星の運動〜 信頼性は良い〜 近傍天体のみ

Ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ〜 観測時間投入が必要〜 限られた天体数

光度 - ＢＬＲサイズ関係〜 お手軽ＢＨ質量測定？
〜 宇宙の果てまで（値を出すだけなら）■ 宇宙の距離はしご■ ＢＨの質量はしご

年周視差SDSS
J1148+5251
セファイド変光星

ＢＨ近傍のガス・星の運動

z = 6.40

ハッブル則〜 お手軽距離決定〜 宇宙の果てまでfrom Rev.Mapping of NGC 5548
34 AGNs〜 信頼性は良い〜 近傍天体のみ

Ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ〜 観測時間投入が必要〜 限られた天体数

光度 - ＢＬＲサイズ関係〜 お手軽ＢＨ質量測定？
〜 宇宙の果てまで（値を出すだけなら）

MBH ~ (2 - 6) e9 Msun
MBH ~ 6.8e7 Msun
~1.5e9 Msun @< 8pc @ z ~ 6.4
Peterson & Wandel (1999)
Kaspi et al. (2000)
Barth et al. (2003)???

■ 星・ガスの運動から中心質量を測定〜 ３０ｍ級望遠鏡回折限界 → ５ｍａｓ
〜 ２００Ｍｐｃ以内の天体で中心１ｐｃ以内の質量測定■ 大規模 Ｒｅｂｅｒｖｅｒａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｉｎｇ〜 遠方へはしごを伸ばす → 数年スケールのモニター〜 近傍と同じはしごを → ８ｍ級近赤外で観測時間投入■ はしごのキャリブレーション〜 光度 – ＢＬＲサイズ関係の確立■ 宇宙の果てまで ＢＨ質量測定〜 安定感抜群のはしごで

活動銀河核の進化〜 ＡＧＮ 統計的性質の変遷を追う■ ＡＧＮ光度関数〜 各時代にどんなＡＧＮがいくつあったのか〜 ＢＨへの質量降着の歴史〜 紫外線背景放射へのＡＧＮの寄与〜 そもそもＡＧＮはいつから存在するのか■ ＡＧＮ空間相関 ＆ 銀河との空間相関〜 ＡＧＮはどんな質量のハローに付随してるのか〜 どんな環境でＡＧＮ現象が発現するのか〜 ＡＧＮ現象の寿命??

２ｄＦＱＳＯ
Croom et al. (2001)

Croom et al. (2002)??
3.6 < z < 3.9?? ●:▲: 3.9 < z < 4.4○: 4.4 < z < 5.0２ｄＦＱＳＯ
Croom et al. (2001)

ＳＤＳＳ
Fan et al. (2001)

only bright-end
LFs @ z > 3

Croom et al. (2002)??
3.6 < z < 3.9?? ●:▲: 3.9 < z < 4.4○: 4.4 < z < 5.0２ｄＦＱＳＯ
Croom et al. (2002)

Croom et al. (2001)

ＳＤＳＳ
Fan et al. (2001)

only bright-end
LFs @ z > 3

Croom et al. (2001)??

系統的なＡＧＮサーベイが必須■３<ｚ<６〜 可視多色撮像 ＋ 分光サーベイ〜 周囲の銀河環境も見たい → ｉʼ〜２５.５等程度まで〜 １０００平方度４色 → “８ｍ２ｄＦ” で ２５０ｎｉｇｈｔｓ〜 分光フォローアップ → “８ｍ６ｄＦ” で １００ｎｉｇｈｔｓ■ ６ < ｚ < １２（？）
〜 上記フィールドに近赤外ＪＨＫ撮像データを追加〜 暗めのＡＧＮまで（ｆｏｒ ＬＦ）→Ｊ=２２.５, Ｈ=２１.５, Ｋ=２１
〜 １０００平方度 → “８ｍ１ｄＦ赤外” で ５０ｎｉｇｈｔｓ〜 近赤外分光フォロー → “８ｍ６ｄＦ赤外” で ２００ｎｉｇｈｔｓ

系統的なＡＧＮサーベイが必須■３<ｚ<６

４色４０平方度撮像で１００−２００ ＱＳＯｓ (and many galaxies)〜ＬＦ＆環境＆空間相関−SWANS− Subaru/SCam 20 nights
ただいま提案中です。

〜 可視多色撮像 ＋ 分光サーベイ〜 周囲の銀河環境も見たい → ｉʼ〜２５.５等程度まで〜 １０００平方度４色 → “８ｍ２ｄＦ” で ２５０ｎｉｇｈｔｓ〜 分光フォローアップ → “８ｍ６ｄＦ” で １００ｎｉｇｈｔｓ■ ６ < ｚ < １２（？）
〜 上記フィールドに近赤外ＪＨＫ撮像データを追加〜 暗めのＡＧＮまで（ｆｏｒ ＬＦ）→Ｊ=２２.５, Ｈ=２１.５, Ｋ=２１
〜 １０００平方度 → “８ｍ１ｄＦ赤外” で ５０ｎｉｇｈｔｓ〜 近赤外分光フォロー → “８ｍ６ｄＦ赤外” で ２００ｎｉｇｈｔｓ高赤方偏移ＡＧＮの分光研究からは…
Hamann & Ferland (1993, 1999)

High-z で NV/CIV↑NV/HeII↑→高赤方偏移ほどｍｅｔａｌ-ｒｉｃｈ？
→銀河進化モデルで再現不可能？ぎりぎり？

高赤方偏移ＡＧＮの分光研究からは…
Hamann & Ferland (1993, 1999)

High-z で NV/CIV↑NV/HeII↑→高赤方偏移ほど
ｍｅｔａｌ-ｒｉｃｈ？
→銀河進化モデルで再現不可能？ぎりぎり？
High Luminosity でも同じ傾向→high-zで明るい天体しか見ていないだけ？
そもそも dispersion が大きい
→本当に z or L の関数？
広い光度・赤方偏移レンジで均質なＡＧＮサンプルを構築して母銀河形成史の情報を得たい■ ＳＤＳＳ ならここまでできる （でもこれが精一杯）

ｚ = ２.０ → ｚ = ４.５

ＭＢ = ‐２５ → ＭＢ = ‐２８ ＳＤＳＳ・ＤＲ２ ６０７２ ＱＳＯｓ
(Nagao et al. will be submitted soon)

■ ＳＤＳＳ ならここまでできる （でもこれが精一杯）
NV/HeII

NV/HeIIAlIII/CIV

AlIII/CIV(SiIV+OIV])/CIV(SiIV+OIV])/CIV

ｚ = ２.０ → ｚ = ４.５

No Dependences on Redshift
Strong Correlation with MB
ＭＢ = ‐２５ → ＭＢ = ‐２８ＳＤＳＳ・ＤＲ２６０７２ ＱＳＯｓ
Up toz=4.5(Nagao et al. will be submitted soon)

光赤外における活動銀河核研究： アクションプラン
■ 高空間分解能分光観測によるブラックホール質量測定〜 開発要素： 地上３０ｍ級望遠鏡、可視ＡＯｗＬＧＳまたは可視光干渉望遠鏡■ 近赤外モニター分光観測によるブラックホール質量測定■ 可視・近赤外１０００平方度活動銀河核探査 ＠３ < ｚ < １２
〜 開発要素： 広視野可視・近赤外カメラ、超広視野分光器〜 検討要素： ８ｍ級望遠鏡のプロジェクト化、半専用化■ 高赤方偏移ＡＧＮの詳細研究による超高赤方偏移での銀河形成史、重元素進化史の情報の取得〜 開発要素： 地上３０ｍ級望遠鏡、ＯＨＳ ← すばるレガシー