1	  /	  18	 

アウトフローの時間変動の起源の解明に向けて	 

信州大学	 博士課程2年	  	  堀内貴史	 目次	 • 導入・研究の目的	  • 観測	 
• 結果	  • 電離状態変動シナリオの考察	 
• 展望・まとめ	 2	  /	  18	 

アウトフローガスの物理的な重要性	  3	  /	  18	 ・	 クェーサーの降着円盤より放出される、アウトフローは	  	 1) 降着円盤より角運動量を排除し、新たなガスの降着を促進する	  	  ⇒クェーサーの成長に不可欠な要素(Murray	  et	  al.	  1995;	  Proga	  et	  al.	  	  2000).	  	  2)	  	  	  多量のエネルギー、金属を母銀河に放出	  ⇒	  星形成の抑制、宇宙の	  化学進化に重要な役割を果たす(Di	  Ma:eo	  et	  al.	  2005	  ;	  Moll	  et	  al.	  2	  007	  ;	  Dunn	  et	  al.	  2012).	  	  アウトフローガスの噴出には降着円盤の輻射圧による影響が大きい(Murray	  et	  al.	  
1995,	  Proga	  et	  al.	  2000).	  
その他、磁気力(Evere:	  2005)や磁気力+輻射圧など.	 
(ESA/AOES	  Medialab)	 

クェーサー吸収線	 

4	  /	  18	 

クェーサーを背景光源として用いることにより、視線上に存在する物質(ガス)を吸収線として捉えることが出来る. 	 

アウトフロー	 Interveningな吸収線(一般的)	 

Intrinsicな吸収線(本研究)	 

濱野	 他.(2012年度	 東京大学理学系研究科プレスリリース解説記事)	 

アウトフローのつくる吸収線	 

5	  /	  18	 

三澤,天文月報,	  2007	 

3種類の吸収線に分類!	 

アウトフロー	 

時間変動を示すものが少ない	 電離状態変動シナリオと研究目的	  6	  /	  18	 ・シナリオの概要  
www.zmescience.com	 
変光	 	  クェーサーの光度変動がアウトフローガスの電離状態に変化を与えるというシナリオ	  	  ・目的  
アウトフロー	  由来の吸収線	 	  mini-­‐BAL,	  NALを持つ複数のクェーサーに対するアウトフ 浅くなる	  ローの電離状態変動シナリオ	  or	  深くなる	 (Variable	  IonizaSon	  State	  	  scenario:	  VIS	  scenario)の検証	  	  VISシナリオを支持する先行研究の例	 
BALの等価幅	  7	  /	  18	 

• クェーサーAPM	  08279+5255の0.3	  mag	  程の光度変動と、BALの等価幅の変動がリンクしていることが確認された(Trevese	  et	  al.	  2013).	  
⇒VISシナリオを支持する可能性の高い結果!!	  

光度曲線	  Trevese	  et	  al.	  (2013)	 
(R	  band	  :	  λc~	  6000Å)	 

本研究では複数のmini-­‐BAL,	  NALクェーサーでVISシナリオを検証する!!	 

目次	 
• 導入・研究の目的	  • 観測	 
• 結果	  • 考察	 
• 展望・まとめ	 8	  /	  18	 

VISシナリオの検証方法	 

9	  /	  18	 mini-­‐BAL,	  NALクェーサーの光度と吸収線の変動が同期するかを確かめる.	  2≦z≦3のクェーサー(Super	  Eddington:	  <	  ε	  >	  =	  3)に対する分光・測光同時モニター観測を実施する.	  	 ・分光モニター観測:	  岡山,	  188cm望遠鏡	  /	  KOOLS	  ・測光モニター観測:	  木曽,	  105cmシュミット望遠鏡/	  KWFC	  188cm望遠鏡	 	 

木曽105cmシュミット望遠鏡(使用ﬁlter	  :	  SDSS	  u,g	  and	  i)	 

目次	 
• 導入・研究の目的	  • 観測	 
• 結果	  (KOOLSで得られたCIV	  mini-­‐BAL	  ,	  NAL)	  • 考察	 
• 展望・まとめ	 10	  /	  18	 

11	  /	  18	 

KOOLSで得られたCIV	  mini-­‐BALと等価幅の動向	 
ターゲット天体	  :	  HS1603+3820	  吸収線	  :	  CIV	  mini-­‐BAL	 
1.325

黒	  :	  2012/9/19	  青:	  2014/5/30	  赤	  :	  2015/2/23	  緑	  :	  2015/5/21	 

1.2
1.1

ΔEW =	  	  6.0±4.7Å	  (1.3σ)	 

200.9

EW (A)

Relative Intensity

10.8

15

100.7
0.6
50.5
0.4

5280

5300

5320

5340

5360

1.3σが最大の変動傾向	  12-07

13-01

13-07

14-01

14-07

15-01

15-07

Wavelength (Å)

year-month

HS1603	  で確認された	  C	  IV	  mini-­‐BAL	 

mini-­‐BALの等価幅の動向	 

16-01

mini-­‐BAL	  QSO	  HS1603の光度曲線と吸収線の等価幅
0.30.25

光度曲線	  HS1603+3820 (mini-BAL)

0.20.15

最大0.23mag	  の減光	  (u-­‐band)	 6m0.1□	  :	  u-­‐band	  0.050■	  :	  g-­‐band	  	  ◯	  :	  i-­‐band	  	 -0.05
-0.1
-0.15

2504-01

06-01

08-01

10-01

CIV	  mini-­‐BAL	  の等価幅	  12-01

14-01

16-01

ΔEW =	  	  6.0±4.7Å	 

20

EW (A)

・	  HS1603+3820のmini-­‐BAL	  :	  	  変光の度合いは小さいが、	 u-­‐bandの光度と等価幅の変動傾向と同期している	  !?	  	  →	 mini-­‐BALでの確認は初!!	 	  変動がリアルだとすれば
2002-­‐2015年の間に、HS1603のCIVアウトフローは短期間での激しい増減を2回以上経験していることになる.	  	  →	 過去にも光度と等価幅の変動が同期していた可能性がある.	 	 

12	  /	  18	 1510Subaru/HDS	  502-01188cm/KOOLS	  (本研究)	  (Misawa	  et	  al.	  2014)	 
04-01

06-01

08-01

10-01

year-month

12-01

14-01

16-01

KOOLSで得られたCIV	  NALとその等価幅の動向	 

13	  /	  18	 

ターゲット天体	  :	  Q1009+2956	  吸収線	  :	  CIV	  NAL	 
1.38

青:	  2012/12/10	  赤	  :	  2015/2/23	  1.2

7

1.1

6

有意な変動は無し	 

50.9

EW (A)

Relative Intensity

10.8

30.7

2

0.6

1

0.5
0.4
5020

45025

5030

5035

5040

5045

5050

5055

5060

Wavelength (Å)

Q1009で確認された	  C	  IV	  NAL	 

012-01

12-07

13-01

13-07

14-01

14-07

year-monthNALの等価幅の動向	 

15-0115-07

NAL	  QSO	  Q1009の光度曲線と吸収線の等価幅の動向 14	  	  /	  18	 -0.15

光度曲線	  ・ Q1009+2956のCIV NAL 	-0.05	

最大0.06mag	  の減光	  (u-­‐band)	 
1994 – 2015年の間でCIV NAL 0の有意な変動は確認されな
0.05□	  :	  u-­‐band	  かった. 	

■	  :	  g-­‐band	  0.1		  ◯	  :	  i-­‐band	  	 → 先行研究(e.g. Misawa +0.15
94-01
96-01 98-01 00-01 02-01 04-01 06-01 08-01 10-01 12-01 14-01 16-01
8year-month2014)とconsistentな結果.	

CIV	  NAL	  188cm/KOOLS	  7	の等価幅	  (本研究)	  6	5・光度の変動の最大値も40.06magと、全サンプル中一Subaru/HDS	  3番小さい.	

(Misawa	  et	  al.	  2014)	 
Q1009+2956 (NAL)

EW (A)

6m-0.121094-01 96-01 98-01 00-01 02-01 04-01 06-01 08-01 10-01 12-01 14-01

year-month目次	 
• 導入・研究の目的	  • 観測	 
• 結果	  • 考察	 
• 展望・まとめ	 15	  /	  18	 

16	  /	  18	 

観測された光度変動でCIVの存在比は変動するのか?	 
・HS1603にて観測された減光(Δm	  =	  0.23mag	  :	  u-­‐band)を電離パラメー
ターlog	  U の変動に換算.	  	  Δlog	  U =	  -­‐	  0.23	  /	  2.5	  〜	  -­‐	  0.1	  	  3回目のKOOLSの観測でCIVの存在比は最大であるとする.	  	  	  	  右図(Hamann	  1997)より	  Δlog	  U 〜	  -­‐	  0.1	  ではアウトフロー
ΔEW =	  	  内のCIVの存在比はほとんど変動
6.0±4.7Å	  (1.3σ)	 しないことが明らかになった.	  	  	  	   一体、どのような機構でアウ	  トフローは変動するのか  !!??  	 

青い棒の幅:	  	  得られた電離パラメーターの変動幅	 

25

EW (A)

20

opScally	  thin	 15

Hamann	  (1997)	  	 10

5

12-07

13-01

13-07

14-01

14-07

year-month

電離パラメーター	  log	  U	  (U=nγ/ne)	 
15-01

15-07

16-01

VISシナリオの補助機構の考察	 

17	  /	  18	 • 	  X線分光観測で観測されるWarm	  Absorber(e.g.	  Krongold	  et	  al.	  2007)の光学的厚さが変動することで、下流に存在するアウトフローガスの電離状態に影響を与えている可能性がある	  !	  
• 	  Warm	  Absorberと下流のアウトフローの変動の時間的な関係を確かめる	 →	  可視・X線同時モニター観測へ!	  

XMM-­‐Newton	  (	  from	  ESA)	 
Luo	  et	  al.	  (2013)	 

まとめ	 

18	  /	  18	 • 	  3年以上に渡る測光(KWFC)・分光(KOOLS)モニター観測の結果以下のことが分かった.	  	  1. HS1603+3820に、VISシナリオを支持するための大きな光度変動は得られなかった.しかしながら、光度とCIV	  mini-­‐BALの時間変動傾向の同期が確認された.	  この傾向を確認したのはmini-­‐BALでは初!!	  
2.

Q1009+2956にはCIV	  NALの有意な吸収線の変動は確認されず、光度の変動も全サンプル中で最も小さかった.	  NALが変動しにくいという結果は多くの先行研究とconsistentである.	  	 • 	 上記の結果は、VISシナリオの補助機構の存在を示唆する結果である.	  
紫外域での光度変動が小さくても、X線のWarm	  Absorber	  には影響が及ぶ可能性がある.	  相乗効果でアウトフローも変動するのでは	  !?	  	 	 →可視・X線同時モニター観測で検証する計画である.	  	  	  	  	   	 アウトフローの位置とガス密度の推定	 

0.3

6m0.25光度曲線	  HS1603+3820 (mini-BAL)・アウトフローのガス密度の推定	  0.2	  0.15	  最大0.23mag	  の減光	  (u-­‐band)	 
0.1(α	  =	  5.3×10-­‐12	  cm3/s	  :	  再結合係数,	  0.05	  t var	  :	  吸収線の変動時間の上限値□	  :	  u-­‐band	  70=2.2×10 sec)	  ■	  :	  g-­‐band	  -0.05	  	  ◯	  :	  i-­‐band	  	 -0.1
⇒ ne	  >	  8.7×103	  /cm3	  	  -0.1504-01
06-01
08-01
10-01
12-01
14-01	  25CIV	  mini-­‐BAL	  ・	 アウトフローの位置の推定	  の等価幅	  ΔEW =	  	  	  206.0±1.9Å	 	  (r	  :	  背景光源からのガスの位置,	  L48	  :	   151048が単位の光度,	  n5	  :	  105が単位のガ
10ス密度)	  	  Subaru/HDS	  188cm/KOOLS	  5(Misawa	  et	  al.	  2014)	 
⇒	  r	  <	  5.5	  kpc	  (Misawa	  et	  al.	  2014	  (本研究)	  	  	  	  	  	  	  とcomparable)	  EW (A)

16-01

02-01

04-01

06-01

08-01

10-01

year-month

12-01

14-01

16-01

なぜmini-­‐BALは時間変動を示すのか？	 

Misawa	  et	  al.	  (2005)	 

木曽・岡山での過去の観測達成状況	 	  	  	  観測時期	 
2012/	  11	 

木曽での達成度	  (%)	 

10	  /	  18	 

岡山での達成度	  (%)	  	  	 80	 2012	  /	  12	 60	 2013/	  1	 40	 2013/	  2	 50	 2013/	  3	 90	 2013/	  5	 80	 2013/	  9	 100	 50	 2013/	  12	 25	 30	 2014/	  3	 0	 0	 2014/	  6	 50	 80	 2014/	  9	 40	 0	 2014/	  12	 0	 0	 2015/	  2	 70	 50	 2015/	  5	 100	 40	 2015/	  9	 観測予定	 

プロポーザル不採択  Carbonの各電離度での存在比	 Kallman	  &	  McCray	  (1982)	 

可視では	 

先行研究	 ～mini-­‐BAL,NALの変動～	 
Q1946+7658	 

Q1157+014	 

CIV	  mini-­‐BAL	  (変動あり)	  Q0450-­‐1310	 

CIV	  NAL	  (変動なし)	  Q0130-­‐4021	 

HS1603+3820	  	 Q1009+2956	 
HE1341-­‐1020	 

HE0151-­‐4326	 

UM675	 

Q0940-­‐1050	 

Q1700+6416	 

Q2343+125	 

クェーサーの静止系におけるCIV	  mini-­‐BAL(左)とNAL(右)をもつ計12天体の等価幅のモニター観測結果(Misawa	  et	  al.	  2014).	  mini-­‐BALをもつサンプルにのみ明らかな変動が確認されている.