2023年度せいめいユーザーズミーティング

9/12-13

せいめい望遠鏡を用いたMAXI J1820+070の短時間変動探査
笹田真人（東京工業大学）

村田勝寛（京都大学）、樋口成和、高橋一郎、庭野聖史、
谷津陽一（東京工業大学）、志達めぐみ（愛媛大学）

MAXI J1820+070•ブラックホールX線連星•X線によるアウトバーストの発見

想像図•ブラックホールと伴星質量•ブラックホール質量：太陽質量の6.75倍•伴星質量：K型星 (K5)
•アウトバースト中においてQPOやミリ秒の変動•電波ジェットが噴出

MAXI によるX線光度曲線

Credit: Aurore Simonnet and NASAʼs Goddard Space Flight Center

亜光速ジェットv > 0.8 c<latexit sha1_base64="P/d4JnPhZKaeGLAo8QrpmtmizZE=">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</latexit>

MJD

Bright et al. 2020

暗い時期における変動
gバンド等級

MITSuME望遠鏡による可視光光度曲線
せいめい/TriCCS観測

静穏期の明るさ
MJD•アウトバースト、再増光後は暗い時期が継続する•静穏期まで暗くならない•伴星でないブラックホール近傍からの放射•暗い時期においても可視光の変動が観測

暗い時期の放射機構は未解明

短時間変動を検出することで暗い時期の放射機構の解明

せいめい望遠鏡/TriCCS•MAXI J1820+070をTriCCSを用いて観測•観測日にち：5/22~26
天候不良、ToO観測のためデータは5/23のみ取得•観測バンド：g2, r2, i2 または g2, r2, z•観測合計時間：6000秒•露出時間：0.2秒i2r2
g2

フラックス (mJy)

フラックス (mJy)

光度曲線

時間 (sec)•3500秒のタイムスケールの光度変動•30秒程度の短時間変動の検出

時間 (sec)

スペクトル変化•3000秒程度の光度変動→ 増光時に青くなる•30秒程度の短時間変動→増光時にスペクトルに変化なし

パワースペクトルと周期•Lomb Scargle法によるパワースペクトル•天体のパワースペクトルの4.3x10-2 Hzにピーク(fpeak)が存在•調和振動と考えられるピークも複数検出(2fpeak, 3fpeak, 4fpeak)

短時間変動のタイムスケール：〜23.3秒

スペクトルとモデルの比較𝐹 ∝ 𝜈²•スペクトル形状からはジェットからのシンクロトロン放射で矛盾なし•短時間変動時にスペクトル指数は変化しなかった➡シンクロトロン放射である可能性

𝐹 ∝ 𝜈1/3

𝐹 ∝ 𝜈-0.5

𝐹 ∝ 𝜈-0.58<latexit sha1_base64="8UFnkTZ1P1qnFLdfzzdyvT5fKws=">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</latexit>•平均スペクトル指数は-0.58⌫F⌫ erg s 1 cm 2

•光度変動にともない放射スペクトルも変化<latexit sha1_base64="Q/B2LzKhti4zcCgpYEDpfUuUi5U=">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</latexit>⌫ (Hz)

変動タイムスケールと放射領域
ブラックホール質量 (6.75 M ) とタイムスケールから領域のサイズRを推定<latexit sha1_base64="KbTUzSg6bzcaMRBu9fdOALam+OA=">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</latexit><latexit sha1_base64="T+vZAV2fHWYLm9aVEZZ8Y1sXlRk=">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</latexit>

R = ↵RS （RS：シュワルツシルト半径）<latexit sha1_base64="MTR6Wra6161h8+IQb16F+g6t5WI=">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</latexit><latexit sha1_base64="3bRgmCLawqLJIH7iFzIlUhpq3b4=">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</latexit>

3500秒

23.3秒

Dynamical αdyn

21,000730

降着円盤Free-fall αfall

180,000

6,500

ADAF

Light crossing αlc

2,600,000

120,000

66<latexit sha1_base64="tfnwnSKc4VOPkCsU0GUyHllJsQw=">AAACpXichVE9TxtBEH0+CCEmgANNJBorFkkqay4CJ4LGgoYGydjYIGFyujsWsuK+dLe2BCf/Af4ABRVIgBA/g4aCFiR+QpSSSDQUjM+nRAQlmdXuzL43b3Z21wocGSmi24zW1/9i4OXgq+zQ6+GR0dybsUbkt0Jb1G3f8cNVy4yEIz1RV1I5YjUIhelajlixtue7/EpbhJH0vWW1E4h119zy5Ka0TcWQkStXjbgZunm/pTrN2bgZSZe9Tl/jEvuUlN5TrvSLqXWMXIGKlFj+eaCnQQGpVfzcKZrYgA8bLbgQ8KA4dmAi4rEGHYSAsXXEjIUcyYQX6CDL2hZnCc4wGd3mdYt3aynq8b5bM0rUNp/i8AxZmcckXdMZ3dElndN3evhrrTip0e1lh73V04rAGN17W7v/r8plr/Dtt+qfPSts4kvSq+TegwTp3sLu6du7+3e1mepk/J6O6Af3f0i3dME38No/7eMlUT1Alj9A//O5nweNT0W9VJxemiqU59KvGMQE3uEjv/dnlLGACup87gmucI0b7YO2qC1rjV6qlkk143himvEIB1eiZg==</latexit>

Rout ⇠ 10 Rin ⇠ 10 RS(Shidatsu et al. 2019)•30秒の変動の場合、Free-fall または Light crossing 時間•3000秒の変動の場合、Dynamical 時間が適当長時間変動の放射機構と起源•3500秒の変動は降着円盤の外円からの熱的放射•部分的な質量降着の発生（例えば磁気リコネクション）による降着率の情報•外部からの質量降着による一時的部分的な降着率の上昇

短時間変動の放射機構と起源•短時間変動は Free-fall または Light crossing 時間で変化•短時間変動のスペクトルはシンクロトロン放射と一致•短時間変動の起源はジェットまたはADAFからのシンクロトロン放射まとめ